部分空間同定法を用いたグレーボックスモデリング

keywords.jpg部分空間同定法, グレーボックスモデリング,制御系設計 

田中 秀幸 

HIDEYUKI TANAKA

division.jpg教育学研究科 科学文化教育学専攻

position.jpg准教授

研究概要

研究の背景

制御系の構築のためには精度の良い数学モデルが必要である.モデリングには,対象の運動方程式に基づくホワイトボックスモデリング,対象の実験データに基づくブラックボックスモデリングの二つの大きなアプローチがあるが,これらの利点を引き出すモデリングの方法論を確立する.

研究内容

線形動的システムに対する代表的ブラックボックス的な同定法として部分空間同定法が知られている.この方法は比較的効率よくモデルを求めることができるが,ホワイトボックスモデリングの観点からは何を状態としているか明確ではない.

本研究では機械系を対象に,運動方程式から状態を(ホワイトボックス的に)求め,さらに実験データを用いて(ブラックボックス的に)モデルを求めることにより,グレーボックスモデリングを開発している.

成果

ツインローターや機械系の振子といった対象に適用して,制御用のモデルを求めることができた.

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

想定業界・用途: 機械系や電気系等,モデルに基づく制御を行い製品設計や開発を行う場合.課題: 運動方程式でとらえきれない不確かさが大きい場合に対しては,まだ課題が残る.

本研究の特徴・優位性

ホワイトボックスによるモデリングではパラメータに依存するモデルを簡単に求められるが,ブラックボックスモデリングほど信頼性のあるモデルとはなっていない場合が多々あることが経験的に知られている.本研究では,パラメータ依存のモデルをグレーボックスモデリングによって効率よく求める方法を提案している.

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計測自動制御学会論文集(2011), 国際会議発表: IFAC World Congress(2011), SYSID(2012)

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