Details of a Researcher - Namerikawa, Toru

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GIMC構造に基づく高性能ロバスト制御と耐故障制御（招待講演，学会セミナー講師）

NAMERIKAWA Toru

SICEセミナー　ロバスト制御　－基礎の基礎から設計の勘所まで－ (Chofu,Japan) ,

2008.12

Oral presentation (invited, special)

システムの安全性や信頼性に対する期待の高まりに伴い，システムの動的モデルに基づく高性能ロバスト制御と故障検出・耐故障制御に関する研究が注目を集めている．この問題に対するアプローチの1つとして制御対象の内部モデルに基づくGIMC(Generalized Internal Model Control)構造による制御系設計法が提案されている．本講演ではまず，GIMC構造の基本的な考え方と高性能ロバスト制御について説明し，その後内部モデルから得られる推定誤差信号によるオンライン故障検出と補償器の切替に基づく耐故障制御系の構築に関して述べる．最後に幾つかの応用例を紹介する．

Consensus Filter Based Target-enclosing Strategies for Multiple Nonholonomic Vehicles

H. Kawakami and T. Namerikawa

Proc. of the 47th IEEE Conference on Decision and Control (Cancun,Mexico) ,

2008.12

Oral presentation (general)

A State Predictor for Bilateral Teleoperation with Communication Time Delay

K. Yoshida, T. Namerikawa and O. Sawodny

Proc. of the 47th IEEE Conference on Decision and Control (Cancun,Mexico) ,

2008.12

Oral presentation (general)

本稿では予測制御手法の性能を改善するために, システムの解軌道に基づく予測器を提案した. 提案予測器は過去の予測偏差が現在の予測偏差に影響を与えない. 提案予測器をPD 制御則に導入し, 適応インピーダンス制御による線形化と組み合わせた. また提案する制御手法を適用した際の安定性をリアプノフ法により示した．さらにシミュレーションにより提案予測器と従来の予測器の性能比較を行い，実験により提案制御手法の位置追従性能や反力の伝達特性を検証した.

マルチエージェントシステムとフォーメーション制御～合意問題とビークルフォーメーション制御への応用～（招待講演）

NAMERIKAWA Toru

第5１回自動制御連合講演会　第７回特別チュートリアル講演会－未来に向かう学生，若手研究者・技術者のSICEへのいざない－ (Yonezawa,Japan) ,

2008.11

Oral presentation (invited, special)

Virtual Structure Based Target-enclosing Strategies for Nonholonomic Agents

H. Kawakami and T. Namerikawa

Proc. of IEEE Multi-conference on Systems and Control (San Antonio,USA) ,

2008.09

Oral presentation (general)

本稿では仮想構造を用いて，仮想エージェントが仮想対象物を取り囲むことにより，実対象物を取り囲む制御則をマルチエージェントシステムとリーダ・フォロアシステムの場合に対して提案し，それぞれに対して取り囲みを漸近的に達成することを示した．最後に提案制御則の有効性をシミュレーションと制御実験にて検証し，その結果，提案制御則において取り囲みを達成することができた．

Observer-based Consensus Control Strategy for Multi-Agent System with Communication Time Delay

C. Yoshioka and T. Namerikawa

Proc. of IEEE Multi-conference on Systems and Control (San Antonio,USA) ,

2008.09

Oral presentation (general)

本稿では，通信遅延を有する場合のマルチビークルシステムの安定化と情報削減のためのオブザーバベース出力合意問題について考える．具体的には合意ゲインの設計法，通信遅延を有する場合の安定性条件，オブザーバを併合した場合の安定性条件を導く．更に提案したマルチビークルシステム制御手法を実システムに応用し制御実験により有効性を検証する．

Consensus Control of Observer-based Multi-Agent System with Communication Delay

T. Namerikawa and C. Yoshioka

Proc. of the SICE Annual Conference 2008 (Chofu,Japan) ,

2008.08

Oral presentation (general)

本稿では，通信遅延を有する場合と情報軽減のために位置情報のみを情報交換するFlocking問題について議論した．通信遅延を有する場合でもシステムが安定となるための条件を導出し，また，情報量軽減のためにオブザーバベースマルチビークルシステムを提案した．また，通信遅延を考慮したオブザーバベースマルチビークルシステムの有効性を制御実験により示した．

Predictive PD Control for Teleoperation with Communication Time Delay

K. Yoshida and T. Namerikawa

Proc. of the 17th IFAC World Congress (Seoul,Korea) ,

2008.07

Oral presentation (general)

本稿では通信遅延を有するロボットアームのテレオペレーションに対して遅延の影響を減少させるための予測型PD 制御則を提案した. 提案手法では環境のモデルが制御則に不必要で, 多自由度ロボットアームへ適用可能, モデルパラメータの不確かさの影響を受けないという利点がある. リアプノフ法により提案するテレオペレーションの応答とtarget impedance の応答との偏差の一様終局有界性を示した. さらに実験により提案法の有効性を確認した.

GIMC-based Fault Detection and Its Application to Magnetic Suspension System

Y. Nakaso and T. Namerikawa

Proc. of the 17th IFAC World Congress (Seoul,Korea) ,

2008.07

Oral presentation (general)

本稿では, 故障検出フィルタに関する2 つの最適化問題を定式化し, それぞれに対する最適故障検出フィルタを導出した. また磁気浮上系に対し, 外乱および故障信号を含めたモデルを導出し, 2 つの故障検出フィルタの設計をおこなった. さらに正常稼動時および故障発生時におけるコントローラの設計をおこない, GIMC 構造を構築することで, 耐故障制御系を構築した. 構築した制御系に対し, センサ故障を想定した検証実験を行い，提案法の有効性を示した.

Formation Control of Nonholonomic Multi-vehicle Systems Based on Virtual Structure

C. Yoshioka and T. Namerikawa

Proc. of the 17th IFAC World Congress (Seoul,Korea) ,

2008.07

Oral presentation (general)

本論文は仮想構造(VS)を用いたマルチビークルシステムのフォーメーション制御手法を提案する．非ホロノミック系においてVSを用いることにより，任意のフォーメーション形成が可能とする．また，Flocking 問題に対しても同様な制御則を提案し，その漸近安定性を示す．最後に，提案した制御則について，マルチビークルシステムのフォーメーションと制御実験を行い，その有効性を示す．

Bilateral Control of Nonlinear Teleoperation with Time Varying Communication Delays

H. Kawada and T. Namerikawa

Proc of the 2008 American Control Conference (Seattle,USA) ,

2008.06

Oral presentation (general)

本稿では時変の通信遅延を有する非線形テレオペレーションに対して新しい制御則を提案する．提案制御則は通信遅延の変化率に依存した時変な速度制御器と最大遅延に制約される位置制御器で構成される単純なPD 型制御である．Lyapunov Krasovskii 関数を用い，時変の通信遅延を有するテレオペレーションが漸近安定となることを示す．さらにマスタとスレーブの位置協調，スレーブの静的な接触力が操縦者に伝達されることを示す．最後に制御実験により提案法の有効性を示す．

マルチエージェント問題への制御理論的アプローチ（招待講演）

NAMERIKAWA Toru

電子情報通信学会　ニューロコンピューティング研究会（NC） (Kanazawa,Japan) ,

2008.05

Oral presentation (invited, special)

本講演では, 複数のエージェントに対し, 合意アルゴリズムを基に, より広いネットワークグラフ構造に対する合意制御則について解説した. 本手法はグラフの平衡性を必要とせず，先行研究に比べてより広いクラスに適用可能であり，容易な制御器の設計法をLyapunov の安定定理を用いて導出している．また状態推定を含む出力合意問題に対して, エージェントの数に依存しない状態推定方法を用いた合意制御則を提案した．最後に制御実験結果を紹介した．

マルチビークルシステムの合意問題とフォーメーション制御（招待講演）

NAMERIKAWA Toru

計測自動制御学会北陸支部　チュートリアル講演会「フォーメーション制御の理論と応用 in Kanazawa」講師 (神奈川県) ,

2007.12

Other

Synchronized Control for Teleoperation with Different Configurations and Communication Delay

H. Kawada, K. Yoshida and T. Namerikawa

Proc. of the 46th IEEE Conference on Decision and Control (New Orleans,USA) ,

2007.12

Oral presentation (general)

本稿は通信遅延を有する異構造テレオペレーションに対して漸近安定性を保証した受動性に基づく同調制御手法を提案する. 本稿では同調制御則のマスタおよびスレーブのゲインを, 異構造を考慮して独立に設計できるコントローラを提案する. これにより追従誤差を少なくし，位置と力のスケーリングの大きさを独立に設定できる. リアプノフの安定法を用いることで, 提案するテレオペレーションが漸近安定となることを示す. 更に制御実験により, 提案手法の有効性を示す.

Formation Control of Nonholonomic Multi-Vehicle Systems via Virtual Structure

T. Namerikawa and C. Yoshioka

Proc. of the Fourth International Conference on Computational Intelligence Robotics and Autonomous Systems (Palmerston North,New Zealand) ,

2007.11

Oral presentation (general)

本稿では，仮想構造を用いたマルチビークルシステムのフォーメーション制御手法を提案した．非ホロノミック系において仮想構造を用いることにより，任意のフォーメーション形成が可能となった．また，Flocking 問題に対しても同様な制御則を提案し，その漸近安定性を示した．最後に，提案した制御則について，ビークル5 台でのフォーメーションと制御実験を行い，その有効性を示した．

Robust Stabilization of Running Self-Sustaining Two-wheeled Vehicle

H. Sato and T. Namerikawa

Proc. of the 2007 IEEE Conference on Control Applications (Singapore) ,

2007.10

Oral presentation (general)

本研究では，この自立走行二輪車に対して走行安定化を目的とした制御系を構成する．制御器の設計にはH∞ 混合感度問題を用いて，二輪車の質量が変動した場合においても安定した走行を実現させる．走行実験により走行中に受ける外乱に対しても安定化可能であることを示す．また，二輪車の質量変動に対しても安定に走行できることを確認し，設計した制御器の有効性を示す．

GIMC Structure Considering Communication Delay and Its Application to Mechatronic System

T. Namerikawa and J. Miyakawa

Proc. of the 2007 American Control Conference (New York) ,

2007.07

Oral presentation (general)

本稿ではスミス法を用いたGIMC 構造の提案を行い，その構造がむだ時間を含む系でも高性能かつ高ロバストな制御を行えることを実験的に示した. 実際にスミス法を用いたGIMC 構造を磁気浮上システムに応用し, むだ時間誤差がない場合には高性能制御を行い，安定性を損なうような大きな誤差を生じた場合はコントローラの切り替えにより安定性を保持できることを示した. またコントローラと制御対象をネットワーク結合したシステムに対しても本手法が有効であることを示した.

Symmetric Impedance Matched Teleoperation with Position Tracking

T. Namerikawa and H. Kawada

Proc. of the 45th IEEE Conference on Decision and Control (San Diego,USA) ,

2006.12

Oral presentation (general)

本研究では従来法に対して，仮想的な粘性摩擦を持つ対称型テレオペレーションを提案する．これにより，従来法の問題点を解決し良好な位置追従性を実現できる．提案するテレオペレーションに対して，リアプノフの方法に基づく設計法を用いることでシステムが安定となる位置制御ゲインの条件を導く．最後に，制御実験を行うことで提案法の有効性を示す．

Passivity-based Synchronized Control of Teleoperation with Power Scaling

H. Kawada and T. Namerikawa

Proc. of the SICE-ICCAS International Joint Conference 2006 (Busan,Korea) ,

2006.10

Oral presentation (general)

本研究では，通信遅延を有する位置追従性を考慮したテレオペレーションに対して，漸近安定性を保証した受動性に基づくパワースケーリング制御手法を提案した. 提案するパワースケーリング制御手法は，同調制御則に対して任意のスケーリング要素を導入したものである. リアプノフの安定法を用いることで, パワースケーリングを考慮したテレオペレーションが漸近安定となることを示した. また，制御実験により提案法の有効性を示した.

GIMC-based Switching Control of Magnetically Suspended Steel Plates

H. Maruyama and T. Namerikawa

Proc. of the 2006 IEEE Conference on Control Applications (Munich,Germany) ,

2006.10

Oral presentation (general)

本稿ではGIMC構造が内部信号によって高性能コントローラと高ロバストコントローラを切り替え，高性能とロバスト性を両立できることを実験により確認した．また磁気浮上システムを用いた制御実験ではμ- 設計との比較によって有効性が示された．また制御対象の変動に対する安定性と制御性能に関しては，GIMC構造は変動を検出した時点で内部信号に応じて適切なコントローラに切り替えが行われ，対象の状況に応じた補償器へ適応していることを確認した．

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