Generation of Adaptive Gait Patterns for Quadruped Robot Using CPG Network

2004 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing

The Research Institute of Signal Processing Japan

本論文は，Central Pattern Generator (CPG)を用いた4脚ロボットの適応的歩行パターン生成について述べている．提案する新しいCPGモデルは，各関節サーボモータのダイナミクスを含み，関節角度の周期的な発振を生成するために用いられる．また，各CPGは相互に結合され，その結合係数の組み合わせは，4脚ロボットが環境との適応的な相互作用によって安定かつ適切な歩行パターン実現できるように遺伝的アルゴリズムによって調整される．試作4脚ロボットを用いた実験結果は，提案するCPGネットワーク歩行パターンの生成において有効であることを示している．


A Genetic Based Navigation System for Autonomous Mobile Robot

International Conference on Control Science and Engineering

本論文では，未知環境における自律型移動ロボットのナビゲーションに対する遺伝的アルゴリズムの応用について述べている．提案するナビゲーションシステムにおいて，自律型移動ロボットはニューラルネットワークで構成された状況判断ブロックにより制御される．目標到達および障害物回避の両方を達成するために，ニューラルネットワークの重みと予め定義された行動に対する速度ゲインは遺伝子としてコーディングされ，同時に遺伝的アルゴリズムによって静的および動的危険度，エネルギー消費，距離および方位誤差がナビゲーションの間に減少するよう調整される．実験結果は，提案するナビゲーションシステムの有用性を示している．


TARGET TRACKING CONTROL OF QUADRUPEDAL ROBOT USING CPG NETWORK TUNED BY GENETIC ALGORITHM

Proceedings of 2002 International Symposium on Advabced Control of Industrial Processes

The Society of Instrument and Control Engineers

本論文では，Central Pattern Generator(CPG)を用いた4脚ロボットの基本的な歩容生成について述べている．CPGは，モータのダイナミクスを含む関節のフレキシブルな発振器として機能する．また，CPGは相互に結合され，結合係数のセットは4脚ロボットが安定かつ適切な歩容を実現できるように遺伝的アルゴリズムにより調整される．その結果，直進歩行，左右旋回歩行などの基本的な歩行パターンを生成できるCPGネットワークが得られる．さらに，基本的な歩行パターンを状況に応じて適切に切り替えることにより，ターゲットの追跡歩行が可能となる．提案するCPGネットワークは，基本的な歩行パターンの生成とターゲットの追跡歩行に対して有効であり，そのことは試作4脚ロボットを用いた実験により示されている．


COOPERATIVE CATCHING CONTROL FOR MULTIPLE MOBILE ROBOTS BASED ON PINCER ATTACK MOVEMENT TUNED BY GENETIC ALGORITHM


Design and Implementation of Fuzzy Cooperative Catching Controller for Multiple Mobile Robots

Proceedings of 2000 IEEE International Conference on Industrial Electronics, Control and Instrumentation

本論文では，群ロボットの捕獲問題における協調知識の使用について述べている．逃避ターゲットの捕獲を達成するためには，捕獲ロボットは捕獲エリアに逃避ターゲットを追い込んだ後，逃避ターゲットに向かって移動しなければならない．そこで，協調知識はファジィフォーメーションルールとして記述し，逃避ターゲットを囲むために使用する．ファジィフォーメーションルールは，経験を基に遺伝的アルゴリズムによって調整される．同じアプローチルールと調整されたファジィフォーメーションルールは3台のロボットに実装され，3台の捕獲ロボットの動作と逃避ターゲットの行動は計測される．実験結果は，提案する協調制御手法が逃避ターゲットの捕獲において有効であることを示している．


Generation of Gait Pattern for Quadrupedal Robot using CPG Network

Proceedings of the 2000 Japan-USA Flexible Automation Conference

The American Society of Mechanical Engineers

本論文は，4脚ロボットへのCentral Pattern generator(CPG)の応用について述べている．ここで提案している新しいCPGモデルは，アクチュエータのダイナミクスを利用して発振パターンを生成していることが特徴である．また，提案するCPGモデルは相互に結合してCPGネットワークを構成し，4脚ロボットのWalk，Trot，Gallopといった歩行パターンの生成を行う．これらの歩行パターンを実現するために，CPGモデルの適切な相互結合係数について検討しており，実験結果は，提案するCPGネットワークが4脚ロボットの歩行パターン生成に有効であることを示している．


Fuzzy Cooperative Catching Rules for Multiple Mobile Robots Tuned by Genetic Algorithm

本論文では，3台の移動ロボットによる捕獲問題について議論している．逃避ターゲットの捕獲を達成するためには，捕獲ロボットのフォーメーション動作は逃避ターゲットに向かうアプローチ行動に優先して選択されなければならない．ここでは，フォーメーションルールはファジィルールとして記述され，試行時間内に捕獲ロボットが逃避ターゲットを取り囲むように遺伝的アルゴリズムによって調整される．フォーメーションルールによって捕獲ロボットが逃避ターゲットを捕獲エリア内に誘導した後は，アプローチルールを用いて捕獲ロボットは逃避ターゲットに向かって移動する．幾つかの異なる環境においてシミュレーション解析を行った結果，提案する手法は有効であることが示されている．


Motion Control of Ankle Orthosis with Ultrasonic Motor under Fuzzy Control

Proceedings of International Power Electronics Conference

本論文では，進行波型超音波モータを用いた短下肢装具を提案している．ここでは特に，提案する短下肢装具を装着してスムーズな歩行を実現するために，ファジィ規範生成器とファジィフィードフォワードコントローラが導入されている．ファジィ規範生成器の目的は，状況に応じて健常者の歩行実験得られた適切な足首動作を推定することである．また，ファジィフィードフォワードコントローラは，足首位置制御システムの追従特性を改善するために用いられる．提案するシステムの有効性は，試作機を用いた実験により示している．


Collision Avoidance Control for Autonomous Mobile Robot Based on Operator's Skills

本論文では，自律型移動ロボットの衝突回避制御について述べている．提案するシステムは，オペレータの状況判断スキルと行動制御スキルに基づき，バックプロパゲーションアルゴリズムを用いた階層型ニューラルネットワークでオペレータの状況判断スキルを模擬し，ファジィルールによってオペレータの行動制御スキルを記述している．階層型ニューラルネットワークの目的は，安全なナビゲーションのために離散化された行動パターンの中から最適な行動パターンを選択することであり，ファジィルールはその行動パターンを確実に実現するために自律型移動ロボットの動作を制御する．提案する制御アルゴリズムの有用性は，実験結果を通じて示され，提案手法は複雑な環境への適応に効果的であることを示している．


Generation of Jumping Motion Pattern for Hopping Robot using Genetic Algorithm

Proceedings of The Fourth International Symposium on Artificial Life and Robotics

本論文では，ホッピングロボットの跳躍動作パターン生成に対する遺伝的アルゴリズムの応用について述べている．跳躍パターンはCentral Pattern Generator(CPG)により生成され，CPGのチューニングパラメータは遺伝子としてコーディングされる．そして遺伝的アルゴリズムによってホッピングロボットが最小の力を使って目標高さで連続跳躍するように調整される．パラメータのオンラインチューニングを実現するために，新しい遺伝的操作を導入している．試作機を用いた実験では，最適な跳躍動作パターンを生成するための提案手法の有用性が示されている．


Trajectory Prediction and Catching System of Movement Target under Fuzzy Reasoning Method

Proceedings of International Minisymposium of Biological Functions for New Technologies


Generation of Jumping Motion Pattern for Hopping Robot using Neural Network


Trajectory Prediction and Catching System of Moving Target under Fuzzy Reasoning Method

Proceedings of Third International Symposium on Artificial Life, and Robotics

本論文は，三次元空間内を運動する物体の軌道予測手法と垂直多関節ロボットマニピュレータを用いた捕獲アルゴリズムについて述べている．運動物体の軌跡は，入力信号として5サンプリング前までの運動物体の位置を用いたファジィ予測システムによって推定される．ファジィ予測ルールは，予測誤差が零収束するように自動的に調整される．また，良好な捕獲動作を実現するために，ロボットマニピュレータは初期位置から運動物体に先回りして予測軌道上の捕獲位置まで捕獲アルゴリズムに基づいて移動する．幾つかの実験結果は，提案するファジィ軌道予測アルゴリズムとロボットマニピュレータを用いた捕獲アルゴリズムの有用性を示している．


A study of Cooperative Control Method for Several Wind Power System

Proc. of The International Conference on Electrical Engineering '97


Modeling of Wind Power System with a Propeller Type Windmill by Neural Network


Design and Implementation of Feedforward Controller Tuned by Genetic Algorithm for Nonlinear Speed Servo System

Proceedings of the Japan-USA Symposium on Flexible Automation

The American Society of Mechanical Engineers

本論文では，非線形速度サーボシステムにおけるフィードフォワードコントローラのオンライン調整に対する遺伝的アルゴリズムの応用について述べている．フィードフォワードコントローラのパラメータは遺伝子としてコーディングされ，追従誤差が零収束するように遺伝的アルゴリズムによって調整される．高速調整を実現するために，少ない個体数，瞬時淘汰，意図的突然変異などの新しい遺伝子操作を導入している．チューニング後においては，プラントの非線形特性が線形化され，等価的な逆システムがフィードフォワードパス内に構成される．実験結果は，非線形速度サーボシステムの追従特性改善に対する提案するフィードフォワードコントローラの有効性を示している．


High Performance Control of Construction Machine using Self-Tuning Fuzzy Technique

本論文では，高所作業車に対する自己調整ファジィ制御手法の応用について述べている．高所作業車は，伸縮，起伏，旋回といった電気油圧式アクチュエータで駆動される3つの動作軸を有している．自己調整ファジィフィードフォワードコントローラは，追従特性を改善するためにそれぞれの軸に設けられ，制御ルールは追従誤差が零収束するように調整される．よりよい水平移動を実現するために，動作軸間の影響を抑圧する非干渉補償器が導入されている．実験結果は，提案する制御手法の有用性を示している．


Low Sensitive Position Control System Based on The Two-Degree-of Freedom Control Method for 2-Link SCARA Type Direct Drive Robot Manipulator

本論文は，高精度追従特性のみならず外乱に対するロバスト性を満足する2つの位置決めシステムについて述べている．提案するシステムの一つは，アダプティブフィードフォワードコントローラ(AFC)と固定ゲインPIコントローラで構成されている．もう一方のシステムは，固定ゲインフィードフォワードコントローラとI型の限界補償型コントローラで構成されている．両システムは，フィードフォワード型の2自由度制御システムである．強い非線形ダイナミクスを有する2リンクSCARA型ダイレクトドライブロボットマニピュレータは，提案するシステムの有効性を確認するために最も適した制御対象である．それゆえ，提案する位置決めシステムの応答は，2リンクSCARA型ダイレクトドライブロボットマニピュレータを用いて測定している．その結果，追従特性は改善され，外乱やプラントのパラメータ変動に対して影響を受けにくいことが実験的に確認されている．


Self-Tuning Fuzzy Feedforward Controller for Positioning System with Progressive Wave Type Ultrasonic Motor

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，自己調整ファジィ制御に基づく進行波型超音波モータ(PUM)を用いた位置決めシステムについて述べている．提案する位置決めシステムは，固定ゲインコントローラを有するフィードバックループと自己調整コントローラ(STFC)から構成されている．STFCの目的は，PUM非線形特性を抑圧することと，追従特性を改善することである．STFCのファジィルールは，追従誤差が減少するように調整アルゴリズムに基づいて調整される．実験結果は，非線形外乱とプラントのパラメータ変化を伴うPUMを用いた位置決めシステムに対する提案するSTFCの有効性を示している．


Design and Implementation of Two-Degree-of-Freedom Speed Servo System using Adaptive Feedforward Controller

Proceedings of Japan-U.S.A. symposium on flexible automation

本論文では，2自由度制御手法に基づくロバスト速度サーボシステムについて検討している．提案するシステムは，アダプティブフィードフォワードコントローラと固定ゲインフィードバックコントローラから構成されている．フィードバックコントローラは，駆動軸のトルク方程式から外乱入力を十分抑圧するように設計される．アダプティブフィードフォワードコントローラの目的は，プラントの逆システムを構成することである．適応プロセスが十分に行われた後は，プラントへの入力はもはやフィードバックコントローラによってではなく，フィードフォワードコントローラによって供給される．提案するシステムの有用性は，様々な規範入力や外乱入力に対して実験的に検証されている．


An Improved Voltage Vector Control Method for Neutral-Point-Clamped Inverters

IEEE Power Electronics Specialists Conference - 1994 Record


A New PWM Inverter for Photovoltaic Power Generation System


Failure Diagnosis of Electrical Motors by means of Frequency Analysis of the Current

International Conference on Electrical Machines


ウェーブレット変換による小型風力発電機の異常音解析

ウェーブレット変換による小型風力発電機の異常音解析

電気学会全国大会講演論文集


Wavelet変換を用いた小型風車の異常音解析

Wavelet変換を用いた小型風車の異常音解析

第23回風力エネルギー利用シンポジウム講演発表集

第23回風力エネルギー利用シンポジウム講演発表集


ウェーブレット変換を用いた小型風車の騒音解析

ウェーブレット変換を用いた小型風車の騒音解析

Journal of Shikoku-Section Joint Convention of the Institutes of Electrical and Related Engineers

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


サボニウス型風車発電システムの特性の検討

サボニウス型風車発電システムの特性の検討

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


階層型ニューラルネットワークによる一次元ホッピングロボットの制御シミュレーション

Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers

システム制御情報学会論文誌

The Institute of Systems, Control and Information Engineers


階層型ニューラルネットワークによる一次元ホッピングロボットの制御

階層型ニューラルネットワークによる一次元ホッピングロボットの制御

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


ニューラルネットワークを用いた一次元ホッピングロボットの制御

ニューラルネットワークを用いた一次元ホッピングロボットの制御

電気学会全国大会講演論文集


ファジィコントローラによる温度制御システム

ファジィコントローラによる温度制御システム

電気関係学会四国支部連合大会講演論文集


PWM Control Method for a Four-Level Inverter

Proceedings of the Japan Industry Applications Society Conference


研究室紹介 徳島大学工学部電気電子工学科鎌野研究室

研究室紹介 徳島大学工学部電気電子工学科鎌野研究室

研究室では，鈴木が昭和50年代始めから，自然エネルギー利用システムの中でも主として風力発電システムに対し，制御工学的見地から研究を続けている．その結果として，風力発電システムのシミュレータの開発や最大出力制御法の提案など，多くの成果を挙げてきた．近年では，鎌野や安野も研究スタッフとして加わり，ファジィやニューラルネットワーク，遺伝的アルゴリズム(GA)等のインテリジェント制御手法の適用にも取り組むようになった．ここでは特に，風力発電システムヘのGAの適用例として，風車トルク係数と慣性モーメントの同時推定法とプロペラ形風速風向計の校正，さらに，風力発電システムの出力制御法を取り上げ，簡単に解説している．


The Basic Study of Powered Ankle Foot Orthosis

足首関節用パワーアシストシステムの試作と基礎的検討

電子情報通信学会技術研究報告

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

本論文では，疾患等によって足首関節に運動機能障害を持つ患者に対し，運動能力の低下を補助する動力装具の開発を目的として，閉リンク機構を有するパワーアシスト短下肢装具と歩行運動計測システムを提案している．提案した動力装具は，着脱が容易であり，閉リンク機構を採用することにより，足首関節の運動に十分な自由度を確保している．また，複数個の小型リニアアクチュエータ(直流サーボモータとボールネジ)を用いることにより，十分な推力で足首関節を制御できることを実験により確かめている．しかし，本研究は基礎的な段階にあり，パワーアシスト短下肢装具に必要とされる安全性，信頼性，親和性に加え，動力源を実装するための小型·軽量化についての検討が不十分である．また，よりスムーズな歩行を実現するために，インテリジェントな制御手法についても検討が必要である．


Cooperative Catching Behavior of Multiple Mobile Robots Based on Fuzzy Pincer Attack Rules

ファジィ挟撃ルールに基づく群移動ロボットの協調捕獲行動

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，群捕獲ロポヅトにおいて2台の捕獲ロボヅトの協調挟撃行動を基本と考え，その挟撃行動の生成法と群への適用法について検討している．まず，協調行動をファジィ挟撃ルールとして記述し，そのルールを捕獲行動を通してGAを用いてシミュレーションにより生成している．生成したファジィ挟撃ルールを実機に実装し，その行動が協調挟撃行動となることを実験により確認している．次に，ファジィ挟撃ルールを間接法により3台の捕獲ロボット実装し，ターゲットの捕獲実験を行って協調行動が実現できることを確認している．その中で，初期位置に依存しない協調捕獲行動や，協調行動への参加が遅れるロボヅトが存在する場合でも協調捕獲が可能であることを確認している．これらの結果から，提案手法により捕獲問題における群移動ロポットの協調行動が状況に応じて柔軟に実現可能なことと，その有用性を確認している．


Control of Multi-Wheeled Conveyer System using Reinforcement Learning

強化学習を用いた車輪群コンベアシステムの搬送制御

本論文では，分散アクチュエータの考え方に着目し，ホロノミック特性を有するオフセット駆動輪を複数用いた車輪群コンベアシステムを提案している．また，2つの物体の対向搬送制御問題に対し，強化学習特有の性質である環境同定と報酬獲得のトレードオフを考慮したQ-PSPleaming法を適用し，オフライン学習によりQ値テーブルの獲得を試みている．そして，オフライン強化学習により得たQ値テーブルを試作した車輸群コンベアシステムに実装することにより，最短時間で互いに衡突することなく対向搬送制御が実現できることを確認している．


Performances of Omnidirectional Mobile Robot Driven by Inertia Force Resulting from Arm Swing Motion

腕振り動作に伴う慣性力駆動全方位移動ロボットの走行特性

第12回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第12回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

本論文では，移動機構の一方式として，人聞の上半身を模擬した双腕マニュビュレータの腕振り動作に伴う慣性カを利用した全方位移動ロボットを提案し，その移動特性について検討している．一般に，車輪式駆動および脚式駆動の全方位移動ロボットは，その推進力を床面との摩擦を介して伝達している．一方，提案する全方位移動ロボットは，双腕マニュピュレータの腕振り動作に伴う慣性力を利用して推進カを得るのが特徴である．ただし，良好な平面移動特性を実現するためには，動作条件や床面の状態，ロボットの身体性等に応じて適切な腕振り動作パターンを与える必要がある．ここでは，試作した全方位移動ロボットに対し，オンラインで遺伝的アルゴリズムを適用することにより，直進及び旋回移動のための腕振り動作パターンを生成している．


Generation of Moving Pattern for Looper-Type Multijoints Robot using Genetic Algorithm

遺伝的アルゴリズムを用いた伸縮多関節ロボットの移動パターン生成

本論文では，不整地な環境下においても移動可能なロボットとして伸縮多関節ロボットを提案し，その前進移動パターンの生成法について検討している．まず，試作した伸縮多関節ロボツトの各関節に設けた直流サーボモータに周期的な運動を行わせるため，直流サーボモータを構成要素とするCPGを提案し，結合係数を適切に設定することによって様々な発振パターンを生成できることを確認している．次に，各CPGを関節間結合係数を介してCPGネットワークを構成し，遺伝的アルゴリズムを用いて結合係数の探索を行っている．その結果，CPG間の結合状態が異なる3つのCPGネットワークに対し，それぞれの構成に適した前進移動パターンが生成できることを確認している．


Generation of Obstacle Avoidance Scheme for Autonomous Mobile Robot under Danger Degrees

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

本論文では，自律型移動ロボットの障害物回避問題について検討している．提案する制御システムは，主に状況判断ブロック，チューニングブロック，危険度評価ブロックで構成されている．状況判断ブロックでは，人工ニューラルネットワークが適切な回避行動を選択するために用いられている．ニューラルネットワークは，動的危険度と静的危険度が目的地に到達するまでの間に最小となるよう遺伝的アルゴリズムにより調整される．動的危険度と静的危険度は，危険度評価ブロックにおいてファジィ推論によって算出される．試作自律型移動ロボットを用いた実験により，提案する制御システムは適切な障害物回避制御を実現できることを確認している．


Moving Characteristics of Looper-Type Multijoints Robot using CPG Network

CPGネットワークを用いた尺取虫型多関節ロボットの移動特性

電子情報通信学会技術研究報告

本論文では，従来の車輪式移動機構では移動が困難である環境下での移動機構として尺取虫型移動機構を提案し，試作した尺取り虫型多関節ロボットの前進移動パターンの生成について検討している．試作した尺取虫型多関節ロボットは，9個のサーボモータを使用し，自身の屈曲によって前進する機構を有している．各モータには周期的な発振を行わせるため，それ自体を構成要素としたCPGを用いている．CPGは，各結合係数を適切に設定することによって様々な発振パターンを生成することができる．また，各CPGを関節間結合係数によって結合し，CPGネットワークを構成することで尺取虫型多関節ロボットの前進パターンを生成する．CPGネットワークの各パラメータの決定には遺伝的アルゴリズムを用いており，10秒での移動距離を評価とし遺伝的操作を行うことでCPGパラメータを探索している．ここでは，関節間の結合において3つの結合パターンで探索を行った結果，それぞれの条件下で異なる前進移動パターンの生成が確認された．


Evolutive Generation of Walking Pattern for Hexapod Robot using Genetic Algorithm

遺伝的アルゴリズムを用いた6脚ロボットの進化的歩行パターンの生成

電子情報通信学会技術研究報告

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

本論文では，6脚ロボットを目標位置まで歩行させるための各脚の動作タイミング(位相差)を遺伝的アルゴリズムを用いて進化的に生成する実験を行っている．初期位置におけるロボットの方向を種々変更して歩行実験を行ったところ，左右に旋回する歩行パターンを生成できることを確認した．世代を重ねていく過程で，蟹のように横方向に移動するパターンや，大きく迂回する歩行パターンなども得られることを確認している．ここでは，個体の評価に6脚ロボットの方向を含めていないため，目標位置付近に到達したときのロボットの向きは様々であったが，これは多種多様な歩行パターンを生成できることを示していると考えられる．また，世代を重ねるごとにエリート個体以外にも目標位置に向かう個体の数が増加していたことも確認され，1世代全体の個体が進化していることも確認できた．


Catching Formation Behavior of Multiple Hunter Robots based on Fuzzy Pincer Rules

ファジィ挟撃ルールに基づいた群捕獲ロボットのフォーメーション行動

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，2台の捕獲ロボットによるターゲットの挟撃行動を基本フォーメーション行動とする複数台ロボットの捕獲行動について検討している．捕獲ロボットの行動はファジィ挟撃ルールとして記述され，それらは予め遺伝的アルゴリズムによりターゲットを挟み込むように調整される．生成された挟撃ルールを複数台ロボットに適用するために，すべての2台のペアの組み合わせに直接適用する直接協調法と，最近傍のロボットのみに適用する間接協調法を提案している．6台のロボットによるターゲットの捕獲行動のシミュレーション結果から，使用したルールが挟撃ルールであるにもかかわらず，ターゲットを取り囲むフォーメーション行動を実現できることを確かめている．特に，間接協調法では，捕獲ロボットの行動が生成したルールを介した間接的な協調であるにもかかわらず，群としての協調行動を実現できることが確かめられた．


The Output Power Control of Hybrid Generating System With Fuzzy Control

ファジィ制御を用いたハイブリッド発電システムの出力制御

第22回風力エネルギー利用シンポジウム

第22回風力エネルギー利用シンポジウム

現在，地球環境悪化等の問題により化石燃料の使用量削減等が進められているが，本土の電カ系統から切り離されている離島などの電カ供給では，ほとんど化石燃料を利用したディーゼル発電によりまかなわれている．そこで本論文では，ディーゼル発電システムにクリーンな自然エネルギーを利用する発電システムを併用したハイブリッド発電システムを想定し，要求される電カ量をディーゼル発電システム側を制御することにより最適制御する手法について検討している．ここでは特に，比例制御とファジィ制御を利用した場合について，シミュレーション実験によりその有用性を検討している．


Structure of Neuro Servo Controller for Positioning System and Online Tuning using Genetic Algorithm

位置決めシステムに適したニューロサーボコントローラの構成とGAによるオンラインチューニング

システム·情報部門シンポジウム2000講演論文集

システム·情報部門シンポジウム2000講演論文集

The Society of Instrument and Control Engineers

本論文では，非線形プラントの位置サーボシステムとして，非線形オートチューニングコントローラ(NATC)を用いたフィードフォワード型2自由度位置サーボシステムを提案している．NATCは，ファジィ，ニュー口，遺伝的アルゴリズムを補完的に融合したコントローラとして捉えることができ，主として非線形プラントの逆システムをフィードフォワードパス内に構成することにより，目標値追従特性の改善を図ることができる．一方，フィードバック制御システムは，プラントの線形近似モデルを基に外乱抑圧特性のみに着目して設計され，十分な外乱抑圧特性およびNATCのチューニング過程における安定性を確保している．試作システムを用いた実験により，チューニング速度の高速化と位置決め精度の向上が確認でき，例えば，油空圧アクチュエータなどの非線形性の強いプラントに対するサーボシステムとして期待できる．


Generation of Carrying Motion Pattern of Cilia using CPG Network

CPGネットワークによる繊毛群の搬送動作パターンの生成

第9回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第9回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

本論文では，繊毛の周期的運動およぴ繊毛群の協調動作に着目し，2関節リンク機構を有する繊毛モデルの周期的運動パターンの生成と，それを用いた繊毛群モデルの部品搬送システムヘの応用について検討している．まず，興奮性ユニットと抑制性ユニットを有するCPG(Central Pattern Genarator)モデルを基に，抑制性ユニットを直流サーボモータで代替した新しいCPGモデルを提案し，その発振特性を確認している．次に，提案したCPGモデルを相互結合して構成した繊毛群モデルに対し，遺伝的アルゴリズムを用いて繊毛間結合係数を探索することにより，各繊毛が協調して部品を搬送できるよう周期的に運動することをシミュレーション解析により確認している．


Generation of Coorperative Catching Rules for Multiple Robots using Genetic Algorithm

GAを用いた群ロボットの協調捕獲ルールの生成

第9回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第9回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

本論文では，群ロボットシステムの一例として，3台のロボットによる捕獲問題を取り上げ，ロボット間の協調的行動を実現するための捕獲ルールの生成について検討している．各ロボットの行動は，ターゲットに接近するためのアプローチルールとターゲットを取り囲むフォーメーションルールにより決定され，状況変化に応じていずれかが選択される．アプローチルールは捕獲ロボットが本能的に備えているルールであるのに対し，フォーメーションルールは各ロボットが共有するルールであり，捕獲行動の中から学習される．ここでは，フォーメーションルールをif-then形式のファジィルールとして記述し，ターゲットを逃がさないように取り囲むことを評価として遺伝的アルゴリズム(GA)により調整している．その結果，初期位置に依存しないフォーメーションルールが獲得でき，ターゲットを追いつめた後，捕獲できることを確かめている．また，捕獲したルールは，捕獲ロボットのうち1台が故障した場合においても有効であることをシミュレーション解析により確かめている．


The Parallel Operation and Output Control for Wind Power Generating System

風力発電システムの並列運転と出力制御

第21回風力エネルギー利用シンポジウム

第21回風力エネルギー利用シンポジウム

風カ発電システムにおける風のエネルギー利用において，風車を利用した発電システムは，その設置場所の条件や周囲の環境などにより複数設置される．この場合，それぞれの風カ発電システムの特性がどのように相互影響するのか，また，その出カ制御はどのような方法で行うのかが問題となる．そこで本論文では，その一例として，2台の風カ発電システムが並列運転される時，その定常状態における相互の影響や特性について検討すると共に，簡単な発電出カ制御についてもシミュレーション実験を基に検討している．


Piecewise Linear Estimation of Parameter for Propeller Type Windmill using Genetic Algorithm

GAを用いた区分線形化風車トルク係数と慣性モーメントの同時推定

第21回風力エネルギー利用シンポジウム

第21回風力エネルギー利用シンポジウム

風車の運転特性は，風車慣性モーメントや風車トルク係数に依存する．それゆえ，これらの値を事前に知ることができれば，風力発電システムの効率的運用法の開発が容易となる．特に，風車トルク係数は変動する風エネルギーを抽出するための重要なパラメータであり，その正確な値は必要不可欠である．そこで本論文では，遺伝的アルゴリズムを用いて風車慣性モーメントの推定と同時に，風車トルク係数を区分線形化して推定する手法を提案している．提案手法において，風車トルク係数は周速比に対して分割され，各領域において線形近似される．各領域の近似式のパラメータと風車慣性モーメントは遺伝子とみなされ，選択，交叉，突然変異などの遺伝的操作により回転速度と回転加速度が実機の値と一致するような最適値を探索する．提案手法の推定精度は区分領域数に依存するものの，任意の風車トルク係数を近似することができるため，幅広い種類の風車に適用可能である．


Motion Control of Carrying Robot Based on Operator's Skills

熟練者のスキルに基づく搬送ロボットの姿勢制御

システム情報部門シンポジウム1999講演論文集

システム情報部門シンポジウム1999講演論文集

本論文では，熟練者のスキルを工学的にモデル化するために，熟練者の操作データをもとにニュー口/ファジィ複合システムを学習させ，熟練者の状況判断スキルと行動制御スキルを獲得する手法を提案している．また，垂直多関ロボットを用いた部品搬送システムに提案手法を適用し，試作システムの実測によりその有用性を検討している．その結果，ニュー口/ファジィ複合システムの汎化能力により，獲得したスキルモデルは未知作業環境下においても有効であり，熟練者と同様の搬送作業が実現できることを確認している．これらの結果から,提案手法は部品搬送作業のみならず，熟練者のスキルを要する高度な作業の自動化に有効であると考えられる．


Extracting Schime of Operator's Skills and its Application for Carrier Robot Systems

熟練者のスキル獲得とそれを用いた搬送ロボットの制御

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，熟練者と同様な知的行動を実現する搬送ロボット(自律型移動ロボットと垂直多関節ロボット)の開発を目的として，熟練者の操作データから，状況判断スキルと操縦スキルをニュー口/ファジイ複合システムの学習により獲得する手法について検討ししている．種々の作業環境下において，試作した自律型移動ロボットの走行実験，及び垂直多関節ロボットを用いた部品搬送実験を行った結果，未知作業環境下においても，ニュー口/ファジィ複合システムの汎化能力により，熟練者と同様の部品搬送が実現できることを確認ししている．これより，提案したシステムは部品搬送動作のみならず，熟練者のスキルを要する高度な作業の自動化に有効であると考えられる．


Generation of Gait of Quadrupedal Robot using CPG Network

CPGネットワークによる4足ロボットの歩行パターンの生成

本論文では，試作した4足歩行ロボットを対象として，CPG(Central Pattern Generator)ネットワークによる歩行パターンの生成について実測により検討している．一般に，CPGは興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの相互結合により発振し，筋·骨格系の指令となる周期的動作パターンを生成している．ここでは，CPGの抑制性ニューロンの機能をアクチュエータで代替した新しいCPGを提案している．これにより，アクチュエータの動特性に応じた発振パターンの生成が可能となる．提案したCPGを4足ロボットの各関節に配置し，第2関節のCPGは第1関節のCPGと，また，4足の全ての第1関節のCPGを相互に結合したネットワークを構成している．各CPG間の結合パラメータを適切に設定することでWa1k，Trot，Ga11opの歩行パターンを実現できることを実測により確かめている．また，結合パラメータを変更することにより，歩行パターンを遷移できることも確かめている．


Generation of Carrier Motion Pattern for Cilia using CPG Network under Genetic Algorithm

GAを用いたCPGネットワークによる繊毛群の搬送パターン生成

電子情報通信学会技術研究報告

Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

本論文では，繊毛の周期的運動および繊毛群の協調動作に着目し，2関節リンク機構を有する繊毛モデルの周期的運動パターンの生成と，それを用いた繊毛群モデルの部品搬送システムへの応用について検討している．興奮性ユニットと抑制性ユニットを有する神経振動体モデルを基に，抑制性ユニットを直流サーボモータで代替した新たな神経振動体モデルを提案し，その発振特性を確認している．また，提案する神経振動体モデルを相互結合して繊毛群を構成し，各繊毛の協調動作により部品を搬送するよう，神経振動体モデルの相互結合係数と繊毛間結合係数を遺伝的アルゴリズムを用いて探索している．


Parameter Estimation of Propeller Type Windmill using Genetic Algorithm

遺伝的アルゴリズムを用いたプロペラ形風車パラメータの推定

第20回記念国際風力エネルギー利用シンポジウム

第20回記念国際風力エネルギー利用シンポジウム

風力発電システムにおいて，風車パラメータの推定は基本的な問題の一つであり，正確な風車バラメータが得られたならば，最大出力制御も容易になると考えられる．それゆえ，従来より風車トルク係数，風車慣性モーメントなどの風車パラメータを推定する方法が種々提案されている．しかしながら，それらは風車トルク係数か風車慣性モーメントのいづれか一方が既知であることを前提としており，両者を同時に推定する方法は提案されていない．そこで本稿では，遺伝的アルゴリズム(GA)を用いて風車トルク係数と風車慣性モーメントを同時に推定する手法を提案している．一般に，GAは生物の進化の過程を模擬したアルゴリズムであり，解候補を遺伝子配列として表現して遣伝子操作を行うことにより最適解を効率的に探索することができる．ここでは，風車パラメータの推定問題を風車の動的入出力関係を満足させるための最適組み合わせ問題とみなし，GAを適用する．そのため，風車トルク係数と風車慣性モーメントを遣伝子として個体を生成し，選択，交叉，突然変異なとの遺伝子操作により最適解を求める．その結果，風車トルク係数を周速比の2次式で近似した場合，ほぼ真値を推定できることを確認している．


Generation of Jumping Motion Pattern of Hopping Robot under Genetic Algorithm

遺伝的アルゴリズムを用いたホッピングロボットの跳躍パターン生成

第8回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第8回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

本論文では，ホッピングロボットの最適跳躍パターンをGAを用いて生成する手法を提案している．CPG(Central Pattern Generator)モデルで生成する跳躍パターンは，アクチュエータヘの電流指令として与えられ，ホッピングロボットを最小トルクで目標高さまで連続跳躍させる．CPGのゲインは遺伝子とみなされ，跳躍ごとの跳躍誤差と駆動電流面積を最小とするよう意図的突然変異，瞬時淘汰，選択，交叉などの遺伝的操作によって調整される．提案したアルゴリズムを用いて試作ホッピングロボットの跳躍特性を実測した結果，より小さな駆動電流で目標高まで跳躍させるための適切な跳躍パターンが生成できることを確かめている．また，提案したアルゴリズムはホッピングロボットの内部構造変化(バネ定数変化)に対しても有効であることをシミュレーション結果から明らかにしている．


Control of Autonomous Mobile Robot under Human Skill

人間の行動スキルに基づく自律型移動ロボットの走行制御

第8回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第8回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

本論文では，自律型移動ロボットの開発を目的として，人間が超音波センサの出力のみを見て移動ロボットを走行させたときの操作データから，ニューラルネットワークとファジィルールの学習により比較的容易に人間と同等の状況判断スキルと操舵スキルを獲得することを確認している．また，提案する状況判断ニューラルネットワークおよび操舵ファジィルールをオフラインで十分学習させた後，試作した自律型移動ロボットに実装して種々の環境下で走行特性を実測している．その結果，走行軌跡は環境認識システムのノイズにより若干の乱れはあるものの，スキル学習に用いていない未走行路においても妥当な回避動作を選択しながら目標軌道に追従するよう走行できることを確かめている．


Fuzzy Two-Degree-of-Freedom Positioning System using Genetic Algorithm and Gradient Method

遺伝的アルゴリズムと勾配法を併用したファジィ二自由度位置決めシステム

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

Japan Society for Fuzzy Theory and Systems

ファジィ制御は，if-then-形式の制御ルールに基づいて操作量を決定するため，良好な制御結果を得るためには適切な制御ルールの記述が必要である．そこで本論文では，前件部のメンバシップ関数の形状を遺伝的アルゴリズムにより，また，後件部のシングルトン変数を勾配法により調整するチューニング法を提案している．一般に，前件部と後件部を同時に調整することは，ルールの評価を困難とする．そこで，メンバシップ関数の形状は勾配法で後件部を十分にチューニングした後，遺伝的アルゴリズムを用いて調整する．これにより，制御対象に適した前件部と後件部の最適な組み合わせが実現できる．提案するアルゴリズムの有用性を確認するために，非線形要素を含む位置決めシステムのファジィフィードフォワードコントローラに適用し，実測により確認している．


Fuzzy Prediction System for Wind Speed and Wind Direction based on Tyhoon Model

台風モデルを用いたファジィ風速風向予測システム

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

本論文では，台風モデルを用いて台風接近時の風速風向を予測するシステムを提案している．予測には台風モデルから求められる観測地点上空の理論風速·風向と観測地点での風速·風向を関係づけるファジィルールを導入している．ファジィ予測ルールは過去の台風接近時のデータを用いてチューニングされる．チューニングされたルールを用いて予測した結果，電力系統運用上十分な精度で風速·風向を予測できることを確かめている．また，チューニングされたルールには観測地点の地形因子の影響が含まれたものとなっているため，今後，予測ルールと地形因子の関係を検討する必要が課題として残されている．


Motion Control System for Autonomous Mobile Robot Based on Behavior-Decision Method of Human Skill

人間の状況判断スキルに基づく自律形移動ロボットの走行制御システム

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第14回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

本論文では，知的な行動を行う自律型移動ロボットの開発を目的として，人問の状況判断機能と操縦スキルをそれぞれ階層型ニューラルネットワークとファジィルールにより学習する手法を提案している．階層型ニューラルネットワークは，センサ情報に基づいて人間が選択した目標軌道追従パターン，右左折回避パターンの行動パターンのうちいずれかと，階層型ニューラルネットワークが選択した行動パターンが一致するようにBack Propagation A1gorithmにより学習される．また，選択された行動パターンを実現するために，人間の操縦スキルを教師信号としてファジィルールをチューニングし，チューニング後のファジイルールを用いて各行動パターンに対する操舵角指令と走行速度指令を決定する．提案するアルゴリズムを試作した自律型移動ロボットに実装し，種々の環境下で走行特性を実測した結果，環境認識システムのノイズにより走行軌跡に若干の乱れはあるものの，障害物のある経路において，人間の思考·判断に似た走行動作を実現できることを確認している．


Dynamic Modeling of Action Potential in Neuro under Anesthetizing

麻酔投与時における神経活動電位の動特性モデリング

電子情報通信学会技術研究報告

生体の情報伝達を担う神経信号は，活動電位によって構成される．活動電位は神経管表面に存在するイオンチャネルと呼ばれる器官によって生成され，現在種々のモデルによってイオンチャネルの機能が検討されている．本論文では，麻酔投与時における活動電位の動特性を考察するための簡易モデルを提案し，遺伝的アルゴリズムを用いて実測結果と一致させるためのパラメータの調整法について検討している．また，活動電位に及ぼす麻酔投与の影響が提案したモデルにより考察されている．


Generation of Jumping and Walking Motion Patterns for Hopping Robot

ホッピングロボットの跳躍および走行パターンの生成

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，CPG(Central Pattern Generator)によるホッピングロボットの跳躍および走行パターンの生成について検討している．CPGが発生する動作パターンは，ホッピングロボットからのフィードバック情報をもとに評価基準を満足するようニューラルネットワークにより調整される．一次元ホッピングロボットについては，評価基準として目標到達点を与えることで連続跳躍できることが実測により確かめられた．また，二次元ホッピングロボットについては，評価基準として目標到達点および目標平均移動速度を与え，それらを満足するような跳躍走行ができることをシミュレーションにより確かめている．以上の結果から，ホッピングロボットの跳躍および走行動作に対して，提案した手法の有用性を確かめている．


Trajectory Prediction and Catching System of Moving Object using Fuzzy Reasoning

ファジィ推論を用いた運動物体の軌道予測と捕獲

本論文では，人問の優れた予測および捕獲動作の考察を踏まえ，ロボットマニピュレータを用いた3次元空間内を周期的に運動する物体の捕獲問題を取り上げ，物体の移動軌道をファジィ推論により予測することにより，人間と同様の効率良い捕獲動作を実現するシステムについて検討している．その結果，提案する軌道予測システムと把持ハンドの最大移動速度を考慮した捕獲アルゴリズムを併用することにより，任意に設定した時間に移動物体の捕獲が可能であることがシミュレーション解析により確認できた．また，移動軌道の種類によっては，予測能力に限界があることが確認された．物体の移動軌道の種類に関係なく効率の良い捕獲軌道を実現するためには，基本モジュールの推論能力向上が不可欠であり，捕獲動作開始時において物体の移動軌道が正確に把握できれば，効率のよい捕獲動作は実現可能である．


Two-Degree-of-Freedom Positioning System using Fuzzy Controller

ファジィコントローラを用いた二自由度位置制御システム

第13回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第13回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

クレーンなどの建設機械では，性能および安企性の向上に加え，機械の高機能化，操作の簡略化が求められている．しかしながら，一般に油圧アクチュエータが建設機械には用いられており，不感帯や摩擦などの強い非線形性を有している．それゆえ，従来用いられている固定ゲインコントローラによる制御では，精度に限界がある．そこで本論文では，自己調整ファジィフィードフォワードコントローラ(STFFC)とファジィ外乱オブザーバ(FDO)を用いた二自由度制御システムを油圧サーボシステム(ここでは高所作業車)に適用した場合について検討している．その結果，提案システムは強い非線形性を有する制御対象に対しても良好な目標値追従特性を得られることを確認している．


Thunderbolt Prediction System under Fuzzy Reasoning Method

ファジィ推論を用いた落雷予測システム

第13回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第13回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

Japan Society for Fuzzy Theory and Systems

落雷の発生や移動方向または盛衰をより早く正確に判断できれば，電力系統の信頼度維持あるいは安全確保などの強化が期待できる．しかしながら，気象学に基づいて落雷の移動予測を行う場合，広範囲に渡る落雷の移動に関する複雑なモデルの構築が避けられず，しかも大規模な気象観測設備や高速な計算処理能力を必要とし，容易に予測できない．そこで，LLS(Lightni㎎ Locati㎝ System)による落雷データや気象庁からの降雨データなど比較的容易に入手可能なデータを用いて，電力系統の運用面から見て十分な精度を得るためのファジィ推論を用いた簡易雷移動予測システムを提案している．ここでは特に，ファジィルール数の低減化と周辺地域の状況を考慮するために，落雷危険度を導入したファジィ予測システムを提案している．そして，シミュレーション解析により，提案する落雷予測システムの有用性を確認している．


High performance Control for Complex Operations of Aerial Working Platform under Self-Tuning Fuzzy Technique

自己調整ファジィコントローラを用いた高所作業車の高精度複合動作

第6回FANシンポジウム講演論文集

第6回FANシンポジウム講演論文集

高所作業車においては，作業台の垂直移動や水平移動といった複合操作の自動化は既に実現されている．しかし，それらはPI制御のみを用いており，充分な制御性能は得られていない．本論文では，実用化を前提とした複数駆動軸の協調動作システムを提案している．提案するシステムは，従来の固定ゲインフィードバック位置制御システムに加え，システムの追従特性を改善するフィードフォワードコントローラおよび特性の異なるアクチュエータを協調動作させるための協調コントローラを自己調整ファジィ制御により生成している．


mization of Nonlinear Auto-tuning controller using Genetic Algorithm and its Application to Two-degree-of-freedom Positioning System

GAを用いた非線形オートチューニングコントローラの最適化と二自由度位置決めシステムへの応用

第6回FANシンポジウム講演論文集

第6回FANシンポジウム講演論文集

非線形制御対象に対して有効なサーボコントローラとして，非線形オートチューニングコントローラ(NATC)が提案されている．NATCはWidrawが提案したAdalineを非線形関数を用いて拡張したものである．しかし，NATCの制御性能はコントローラ内部の非線形関数に大きく依存し，複数個ある非線形関数の組み合わせはかなり多く存在する．それゆえ，その調整には多くの試行錯誤を必要とし，その簡素化が課題となっていた．そこで本論文では，近年最適化手法の一つとして制御の分野にも積極的に応用されている遺伝的アルゴリズム(GA)に着目し，GAを用いてNATSCの非線形関数を最適化する手法を提案している．また，提案した手法の有用性を確認するために，NATCを用いた二自由度位置決めシステムを提案し，非線形制御対象のサーボシステムに適用した場合の応答特性をシミュレーション解析により検討している．


Two-degree-of-freedom Control System under Fuzzy Control

ファジィ制御を用いた二自由度制御システムの一構成

第6回FANシンポジウム講演論文集

第6回FANシンポジウム講演論文集

産業ロボットなどのモーションコントロールにおいて，高精度な位置決め特性および良好な外乱抑圧特性の両立が必要とされ，近年，これらの特性を両立する制御法が種々提案されている．本論文では，自己調整ファジィフィードフォワードコントローラ(STFC)と固定ルールファジィフィードバックコントローラ(FRFC)を用いた二自由度制御システムを提案している．また，提案したシステムを超音波モータを用いた位置決めシステムに適用し，試作したシステムの実測結果から，優れた目標値追従特性および外乱抑圧特性を有することを実験により確認している．


自己調整ファジィ制御による高所作業車の高精度化

自己調整ファジィ制御による高所作業車の高精度化

第1回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集

第1回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集

高所作業車においては，作業台の垂直移動や水平移動といった複合操作の自動化は既に実現されているが，それらはPI制御のみを用いており，充分な制御性能は得られていない．そこで本論文では，実用化を前提とした複数駆動軸の協調動作システムを提案している．提案するシステムは，従来の固定ゲインフィードバック位置制御システムに加え，システムの追従特性を改善するフィードフォワードコントローラおよび特性の異なるアクチュェータを協調動作させるための協調コントローラを自己調整ファジィ制御により構成している．ここでは，各コントローラの構成および制御アルゴリズムについて述べるとともに，シミュレーションにより高所作業車の垂直·水平移動操作を行った場合の応答特性について述べている．


Fuzzy Wind Prediction System in Typhoon Area

ファジィ推論による台風襲来時の風速·風向予測システム

第12回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第12回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

本論文では，容易に入手可能な風速·風向データと台風データを用いたファジィ推論による風速·風向予測手法を提案し，台風襲来時の系統鉄塔の風速·風向予測をシミュレーションしている．まず，ファジィ推論を風速·風向予測に適用するために，過去の台風接近時の風速·風向データと台風データに基づく予測ルールのチューニング法について検討している．得られた予測データには地形などの影響が過去の風速·風向データとして暗に含まれているため，観測点ごとに異なるものとなる．次に，チューニングされた予測ルールを用いて異なる台風接近時の風速·風向予測を行っている．その結果，提案する予測システムは，電力系統の運用面からみて十分な精度を有していることを確認している．


Fuzzy Two-Degree-of-Freedom Control System with Ultrasonic Motor

超音波モータを用いたファジィ二自由度制御システム

第12回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

第12回ファジィシステムシンポジウム講演論文集

本論文では，自己調整ファジィコントローラ(STFC)とファジィ外乱オブザーバ(FDO)を用いた二自由度制御システムを提案している．ここでは特に，提案システムを非線形性の強い制御対象として超音波モータを用いた位置決めシステムに適用し，試作システムを用いた実験によりその有用性を確認している．その結果，STFCにより追従特性の改善が図られ，また，FDOにより良好な外乱抑圧特性が得られることを確認している．以上の結果から，モーションコントロールに必要とされる高精度の位置決めおよび外乱抑圧を両立したシステムが実現できると考えられる．


Two-Degree-of-Freedom Positioning System with Ultrasonic Motor using Nonlinear Auto-Tuning Servo Conroller

非線形オートチューニングサーボコントローラを用いた超音波モータ二自由度位置決めシステム

第8回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集

第8回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集

The Institute of Electrical Engineers of Japan

本論文では，進行波形超音波モータの二自由度位置決めシステムを提案し，同システムの有用性を試作システムの実測結果により検討している．提案するシステムは，アダプティプフィードフォワードコントローラ(AFC)と補正形の非線形オートチューニングサーボコントローラ(NATSC)から構成される二自由度位置制御システムである．AFCはオンラインで用いられ，NATSCには遺伝的アルゴリズム(GA)を用いてオフラインでコントローラの最適化を行う．その結果，アームの位置によって常に外乱トルクが加わる垂直2関節ロボットマニピュレータに対し，提案するコントローラは超音波モータ固有の非線形特性に加え，外乱トルクなどの影響も十分補償し，追従特性の著しい改善が図られることを確認している．


Self-Tuning Fuzzy Prediction Algorithm for Wind Speed and Wind Direction in Typhoon Area

自己調整ファジィ推論アルゴリズムを用いた台風接近時の簡易風向風速予測システム

The Papers of Technical Meeting, IEE JAPAN

本論文では，容易に入手可能な風速·風向データと台風データを用いたファジィ推論による風速·風向予測手法を提案し，台風接近時の系統鉄塔上の風速·風向予測を行っている．提案する予洲手法は，まず，過去の台風接近時の風速とその変化量，観測点と台風中心間の距離および中心気圧から風速を，また，風向とその変化量，観測点から見た台風中心の方位およぴ移動方位から風向をそれぞれ予測するファジィルールをチューニングしている．その結果，実測結果とほぼ一致する予測結果を得るルールの獲得ができることを確かめている．次に，チューニングされた予測ルールを用いて異なる台風接近時の風速·風向予測を行い，さらに，より高精度の予測のために予測ルールを逐次修正する追加チューニング手法について検討している．その結果，提案した予測システムは電力系統の運用面からみて十分な精度を有していることが確かめられた．


Responses of 2-Links Robot with Ultrasonic Motor gNonlinear Auto-Tuning Servo Controller

非線形オートチューニングサーボコントローラを用いた超音波モータ駆動垂直2関節ロボットの位置決め特性

本論文では，超音波モータ駆動垂直2関節形ロボットの位置決めシステムとして，アダプティプフィードフオワードコントローラ(AFC)と遺伝的アルゴリズム(GA)により最適化される非線形オートチューニングサーポコントローラ(NATSC)を併用した二自由度位置決めシステムを提案している．提案システムを用いて実験を行った結果，超音波モータ固有の強い非線形特性に加えて，ロボットの各関節軸に加わる非線形外乱の影響もNATSCが補債し，良好な位置決め特性が得られることを確認している．また，GAを用いることでNATSCの非線形関数の自動調整が可能となり，従来のシステムで問題となっていた設計者の負担を大幅に軽減している．


Positioning System with Progressive Wave Type Ultrasonic Motor using Auto-Tuning Controller

オートチューニングコントローラを用いた超音波モータ位置決めシステム

第7回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集

第7回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集

本論文では，オートチューニングフィードフォワードコントローラを用いた進行波形超音波モータの二自由度位置決めシステムを提案し，同システムの有用性を試作システムの実測結果により検討している．提案するオートチューニングコントローラは，非線形変換部とゲイン調整部により構成され，非線形変換部ではコントローラヘの入力信号(規範速度，規範加速度およぴ追従誤差信号)により，それぞれ6種類の入力情報を算出する．また，これらの信号は追従誤差信号を零収束するように調整される可調節パラメータにより重み付けされる．提案システムの有用性を確認するために，アームの位置により外乱トルクが加わる垂直2関節ロボットマニピュレータに対し，各軸に同一の台形波状規範入力を加えた場合の応答特性を測定している．その結果，提案するコントローラは，超音波モータ固有の非線形特性に加え，外乱トルクなどの影轡も十分補償し，追従特性の著しい改普が図られることを確認している．


ニューラルサーボコントローラを用いた多軸協調システム

ニューラルサーボコントローラを用いた多軸協調システム

本論文では，ニューラルサーボコントローラを用いた二軸位置決めシステムに協調誤差を導入することにより，両軸の高速な協調動作を実現するシステムを提案している．同システムを溶接ロポットを模擬したモデルに適用し，その応答特性を模擬システムを用いた実測により確かめている．その結果，提案するシステムは動特性が未知で大幅に異なる位置決め軸の追従特性を著しく改善できるともに，定常状態のみならず過渡状態においても高速な協調動作を実現できることが確認された．


オートチューニングフィードフォワードコントローラによる超音波モータ位置決めシステムの応答特性

本論文では，オートチューニングフィードフォワードコントローラを用いた進行波形超音波モータの二自由度位置決めシステムを提案し，同システムの有用性を試作システムの実測結果より検討している．提案するオートチューニングフィードフォワードコントローラは，非線形変換部と可調整パラメータから構成され，非線形変換部ではコントローラヘの入力信号(規範位置，規範速度，規範加速度)によりそれぞれ6種類の情報を算出する．また，可調整パラメータは，追従誤差信号を零収東するように学習アルゴリズムに基づいて調整される．進行波型超音波モータにアームを取り付けて常時外乱トルクが加わるように設定し，台形波状規範位置入力に対する追従特性を実測した結果，提案するコントローラは超音波モータの非線形特性および外乱トルクの影響を十分に補償し，追従特性の著しい改善が図られた．以上の結果から，提案システムは数学モデルとして表現することが困難な強い非線形特性を有するシステムに適応可能であり，しかも，外乱トルクに対して十分なロバスト性を有する二自由度位置決めシステムであることを確認している．


ニューロサーボコントローラを用いた多軸協調システムの応答特性

ニューロサーボコントローラを用いた多軸協調システムの応答特性

第4回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

第4回インテリジェント·システム·シンポジウム講演論文集

The Society of Instrument and Control Engineers

本論文では，ニューロサーポコントローラを用いた二軸位置決めシステムに協調誤差を導入することにより，両軸の高速な協調動作を実現するシステムを提案している．そして，同システムを溶接ロボットを模擬したモデルに適用し，その応答特性をシミュレーションにより確かめている．その結果，提案するシステムは動特性が未知かつ大幅に異なる位置決め軸の追従特性を著しく改善するとともに，定常状態のみならず過渡状態においても，高速な協調動作を実現できることを確認している．


状態フィードバック形自己調整ファジィコントローラによる超音波モータ位置決めシステム

第15回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集

第15回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム講演論文集


ニューラルネットワークを用いた雷移動予測の基礎的研究

ニューラルネットワークを用いた雷移動予測の基礎的研究

本論文では，LLSデータなどの手軽に得られるデータからニューラルネットワークを用いて前線雷の移動を予測する簡易な手法を提案している．ニューラルネットワークの目的は，前線雷の移動パターンを学習することであり，各エリアの過去30分間の落雷数を入力とし，次の30分間の落雷数を予測する．ニューラルネットワークの重みは，教師データと予測データが一致するようバックブロパゲーションアルゴリズムを用いて調整している．前線雷とみられる襲雷データを用いて学習させた緒果，ニューラルネットワークにより前線雷の移動バターンを学習できることが確かめられた．また，学習データと気象条件が類似した異なる前線雷のデータを予測した結果，雷移動予測ができる可能性のあることが確かめられた．しかしながら，雷移動パターンが学習に用いたパターンと異なる場合は，予測誤差が大きくなる傾向があった．


適応制御を用いた二自由度速度および位置サーボシステムの設計と応答

適応制御を用いた二自由度速度および位置サーボシステムの設計と応答

本論文では，目標値追従特性の改善と十分な外乱抑圧特性の両立を目的とした適応二自由度速度およ稚置サーボシステムを提案し，システムの設計法について検討している．また，提案したシステムを試作し，目標値追従特性と外乱抑圧特性を実験により確かめている．その結果，AFCにより良好な目標値追従特性が得られるとともに，固定ゲインフィードバックコントローラにより十分な外乱抑圧特性を有することが確認された．それゆえ，本システムは産業用ロボットや工作機械等への応用に有用であると考えられる．


適応二自由度制御を用いた位置サーボシステム

適応二自由度制御を用いた位置サーボシステム

第13回適応制御シンポジウム講演論文集

第13回適応制御シンポジウム講演論文集

本論文では，目標値追従特性の改善と充分な外乱抑圧特性の両立を目的とした適応二自由度位置サーボシステムについて検討している．本システムにおいては，まず，外乱抑圧のみを目的として閉ループシステムのゲインが全周波数領域で充分小さくなるようにPIコントローラを設計し，適応機能を有するアダプティブフィードフォワード·コントローラ(AFC)により追従特性の改善を試みている．AFCの各適応パラメータはフィードバックループの誤差信号を零収東させるよう調整され，適応後においては，フィードフォワードパス内に対象の逆システムが構成される．提案したシステムを試作し，目標値追従特性と外乱抑圧特性を実験により確かめた結果，AFCにより応答特性の改善が図られるとともに，外乱入力に対して充分な抑圧特牲を有していることを確認している．