制御工学における主要なキーワードに対して関連した「計測と制御」,「計測自動制御学会論文集」掲載の記事をピックアップします。こちらはキーワード数を増やした詳細ver.となっています。

制御部門広報委員会

ロバスト制御

外乱やモデル化誤差があっても系として安定性を保つ,もしくは系として定められた以上の性能を保つような制御を目的とした制御はロバスト制御と呼ばれています。

杉江:ロバスト制御のための同定とモデル検証

浅井:ロバスト制御とその周辺

佐藤:実社会への貢献を続けるロバスト制御(ロバスト制御特集号巻頭言)

モデルを陽に利用した制御構造(内部モデル制御,外乱オブザーバ等)

制御系設計では制御対象の動特性を表現するモデルを用いることが多いです。このモデルそのものを制御器の内部で用いることで制御系を構成する際の見通しが良くなります。むだ時間系の制御に有用であり,また,制御構造として系のロバスト化に寄与することがあります。

阿部, 延山:むだ時間系の制御

滑川,丸山:GIMC構造を用いた磁気浮上システムの高性能ロバスト制御

置田他:実用から見たモーションコントロールの本音と期待

岡島他:モデル誤差抑制補償に基づく非線形システムのフィードバック線形化

有限時間整定制御

通常の線形制御では出力応答は指数関数的な挙動となり時刻∞で目標値に達するような応答になりますが,有限の指定された時刻で目標値に達し,以後,目標値と一致し続けるような制御を有限整定制御と呼びます。離散時間系の有限整定,連続時間系の有限整定(むだ時間を使用する。),非線形同次システムを用いた有限整定などがあります。また,終端状態制御も有限整定制御の一種と捉えることができます。

黒沢:連続時間有限整定制御への発想

黒沢:コンティニュアスデッドビートコントロールの設計

延山他:連続時間系における有限整定サーボ系の設計

平田,城所:長距離移動のための終端状態制御

延山:連続時間系の有限時間整定制御

山田:サンプル値系の有限時間整定制御

サーボ系(最適サーボ,内部モデル原理,繰り返し制御)

零でない目標値に出力を一致させる制御をサーボ系と呼びます。ここでの目標値は時変のものも含みます。単位フィードバック系では,目標値信号のモデルを制御器内において利用することでサーボ系を構成する内部モデル原理が知られています。

古田,原:サーボ技術と現代制御論

現代制御

状態方程式によるシステム表現をベースとし,評価関数の最適化に基づく設計論が展開されているものを現代制御と呼びます。カルマンフィルタとも密接に関わります。

小原,藤崎:現代制御-状態を知れば見えて来る

佐伯:《PID制御》第7回: 現代制御理論とPID制御のかかわり合い

非線形制御(厳密な線形化,フィードバック線形化)

線形システムの制御系設計手法が様々に存在することから,非線形システムを線形化して線形システムの設計法を利用することがあります。フィードバック線形化は,座標変換と非線形フィードバックを用いて系を見かけ上線形化する手法です。

石川:非線形性をいかに捉えて操るか:その歴史と未来

鈴木,平田:PWM型入力サンプル値系における多入力厳密線形化法

松野,田中:非ホロノミック機械システムの制御

時間軸状態制御

非線形システムの状態空間表現において,横軸を時間とした系を考えるよりも状態の一つを横軸とした系の方が設計見通しが良い場合があります。例えば,自動車の運転では,曲線走行経路上の何メートル時点にいるかという情報を利用して制御することに相当します。

山川:時間軸状態制御形にもとづいた車輪型倒立振子ロボットの軌道追従制御

三平:厳密な線形化とそのけん引車両の軌道制御への応用

非線形制御(制御リアプノフ関数,ハミルトニアン)

三平:非線形システム制御理論の展望

久我 中村, 佐藤:最小射影法を使った微分フラットシステムに対する静的状態フィードバック制御系設計

一般化正準変換を用いたハミルトニアンシステムの軌道追従制御

非線形制御(RH制御,モデル予測制御)

有限時間区間の最適化問題は,無限区間の問題と比べて圧倒的に解きやすい(主に数値的な意味で)。この,有限区間最適化問題を解き,解の一部のみを利用して逐次的に区間を更新し,最適化問題を解く手法をRH制御と呼ぶ。

児島, 大塚:モデル予測制御の考え方

大塚:非線形最適フィードバック制御のための実時間最適化手法

大嶋:モデル予測制御 理諭の誕生・展開・発展

向井,川邊:省燃費のための自動車の速度制御

システム同定,モデリング

制御系設計において,制御対象のモデルの動特性を知ることは重要である。システム同定では,制御対象の構造が既知のものとし,そのパラメータを入出力の応答波形から推定することを指す。制御工学におけるモデリングは,制御構造の決定とシステム同定を含む大枠の概念に相当する。

足立:システム同定・推定理論のダイナミクス

矢入:機械学習とシステム同定:動的システム学習研究の動向

大畠:プラントモデリングの地平線

杉江:ロバスト制御のための同定とモデル検証

データ駆動型制御(FRIT,VRFT等)

制御では制御モデルに対して制御器を作ることが一般的であるが,入出力データの情報から制御器パラメータを決める手法も存在する。1回の試行データで解が求まり,かつ評価関数の最適化に基づいたアプローチとしてFRITやVRFTが知られている。

金子:データ駆動型制御器チューニング―FRITアプローチ―

浅野他:むだ時間系に対する全状態オブザーバを併用した状態予測サーボ系における制御器とモデルのFRITベースド同時更新

増田:直接的制御器調整法のオンライン化によるモデル規範型適応制御

加納他:化学プロセス産業におけるE-FRITの展開

量子化制御

制御において,入力や観測値は連続的に全ての値を取れるものと仮定されるが,実際は離散値しかとり得ないと考えることができる。特に,通信を含む系やアクチュエータの取り得る出力値が離散的な場合などでは通信容量制約等の関係で送信できる値のキャラクター数や入力の取り得る値の数に制限があり,その制限下での制御を量子化制御と呼ぶ。

津村,石井:量子化信号を含む制御系の安定化・システム同定

東,杉江:離散値入力型制御のための最適動的量子化器の安定性

南他:離散値入力型フィードバック制御における最適動的量子化器

岡島他:通信容量制約に基づく動的量子化器の統合設計

南,加嶋:システムの直列分解に基づく動的量子化器設計

周期時変システム

状態方程式のA,B,C行列が時間的に変化するシステムを時変システムと呼びます。この時間的変化に周期性がある場合,周期時変システムと呼び例えば周期軌道を描く宇宙機の制御などで有用な考え方になります。

穂高,軸屋:連続時間線形周期システムの可制御・不可制御部分への分解可能性について

細江,萩原:離散時間非因果的周期時変スケーリングに基づくロバスト安定化制御器設計

ネットワーク化制御

通信ネットワークを介して制御する場合,それによりできる恩恵が多い反面,ネットワークを介することに起因した不具合がいくつか存在する。よく扱われるものは通信遅延,量子化,データロス等であるが他にも様々な不具合が起こり得ることから,様々な研究がなされている。

若生,岡野:同期誤差を考慮したネットワーク化制御

藤田他:RSA公開鍵暗号を用いたネットワーク制御系のセキュリティ強化

加嶋,井上:ネットワーク化制御系における確率雑音の白色化効果と非再現性の同時活用

中村他:外れ値を伴う環境下での切替え型オブザーバによる状態推定

小塚,山本:出力の伝送遅延を補償するモデルベース推定に基づく制御系の構成

東:ネットワークシステムの構造的安定性解析:21世紀のロバスト制御に向けて

飽和を有する制御システム(アンチワインドアップ,可到達集合解析)

鈴木,堀:左既約分解に基づいたアンチワインドアップ制御系の一般構造

渡邉他:出力可到達集合解析に基づいたアンチワインドアップコントローラの解析

佐伯他:飽和時の応答を考慮したアンチワインドアップ制御器の設計

鷹羽:Youlaパラメトリゼーションに基づくAnti-Windup制御系の解析と設計

木山,岩崎:飽和を有する制御系のL2性能保証領域

非最小位相系

伝達関数の分母多項式の根を極,分子多項式の根を零点と呼び,非最小位相系は零点が不安定な場合には非最小位相系と呼ばれる。また,入力・出力むだ時間を含むシステムも非最小位相系に分類される。

松尾:制御系における零点

原:制御系における零点

劉:フィードバック制御の性能限界

カルマンフィルタ

足立:古くて新しいカルマンフィルタ(カルマンフィルタ特集号巻頭言)

確率制御

和田,藤崎:最大体積楕円体の中心を用いる確率的切除平面法

西村他:1次元Wiener過程による確定アファインシステムの概漸近安定化問題

ハイブリッドシステム制御

田崎,鈴木:ハイブリッドシステムの解析と制御

井村:ハイブリッドシステム 今世紀の新しいシステム理論を目指して

小林, 平石:区間演算を用いた不確かさを含むハイブリッドシステムのモデリングと制御

メタヒューリスティクス

稲垣他:知的PID制御系の安定化に関する一考察

小熊他:離散構造制約条件付き最適化問題に対するPSOを用いた進化計算

適応制御

宮里:適応制御の回顧と展望

宮里:周期時変フィードバックによる適応制御

水本他:外乱ロバスト性を考慮した単純適応制御系設計

学習制御

佐藤他:学習最適制御に基づく軌道学習と身体パラメータ調整による最適歩容生成

泉田,天野:強化学習における線形計画法を用いた効率的解法

杉江:パラメータ推定型反復学習制御

マルチエージェントシステム

橘他:外乱を考慮したマルチエージェントシステムの協調制御

伊吹他:相対情報に基づく3次元群れ制御

石井:マルチエージェント・ネットワークと制御の新動向(<特集>ディジタル制御の理論と応用の新展開)

オブザーバ

佐野他:非局所境界条件に無駄時間を含む1階双曲型システムに対するオブザーバ

システムのリフティング

山本:サンプル値系の関数空間モデルと伝達関数

山本:サンプル値制御理論の回顧と展望

プロセス制御

中川他:遷移沸騰領域における鋼板冷却制御系の設計

ビークルの軌道追従制御

自動運転において,制御と計測が双方重要であり,制御工学では計測は可能なものと仮定された上での経路追従を行うための制御理論が展開されている。

江上:任意曲線経路に対する移動車両の経路制御

谷口,藤本:時変の経路に対するポート・ハミルトン系の経路追従制御

小田他:モデル予測制御とスライディングモード制御による四輪操舵駆動車両のロバスト経路追従制御

飛翔体の制御(ドローン,航空機)

上野,市川:航空機・宇宙機で用いる制御技術

佐藤:ビデオ画像情報によるマルチコプタの自律飛行制御

鈴木,野波:拡張カルマンフィルタを用いたGPS/非GPS空間における自律飛行ドローンのナビゲーション

古典制御(PID制御,I-PD制御)

佐伯:《PID制御》第7回: 現代制御理論とPID制御のかかわり合い

北森:PID制御システムの設計論

荒木, 須田:《PID制御》第11回: PID制御の歴史

安定性解析

和田他:多入出力ルーリエ系のパラメトリック絶対安定性

井上:システムの不安定化現象:回避から活用へ

2自由度制御

重政, 根岸:PDループのデータ駆動調整結果からの2自由度PID制御系のチューニング

岡田, 杉江:予測誤差法に基づく閉ループ同定と2自由度補償器の結合化設計

線形行列不等式(LMI)を用いた制御

計算機環境の発展や手法の確立により,線形行列不等式条件下での最適化が難しくないという点から,制御系設計問題を線形行列不等式条件下での最適化問題に帰着させて解く手法がLMIを用いた制御です。特にロバスト制御等でこの手法が活躍しています。制御システムの次数が多少高くても計算負荷的に(比較的)問題ない(ことが多い)です。

増淵:最適化と制御―LMI再訪―

岩崎:最適設計目指すなら知っておきたいLMI

児島:アファインな非線形基底を用いたパラメータ依存LMIの解法

増淵,小原:ロバスト行列不等式のシステム制御への応用

Sum of Square

市原,川田:SOSに基づくアクロボットのゲインスケジューリング制御

GKYP(一般化KYP補題)

ロバスト制御などで用いられるシステム評価に正実性と有界実性があり,この性質を特徴付ける補題としてKYP補題が知られています。一般化KYP補題は,周波数範囲を指定可能なKYP補題です。

原:有限周波数KYP補題とその動的システム設計への応用

石崎他:電磁型締め装置の分布定数モデリングと制御

田中他:一般化周波数変数をもつ線形システムの安定領域

その他

制御工学の今後について考えて行く上で有用と考えられる参考記事をまとめました。

原:制御の原理と先端科学技術: ミニ特集を企画して

池田:フレッシュマンに贈る言葉 -人類と地球になくてはならない制御工学-

森:自らの内側から湧き出す今後を

杉浦:制御の研究