ACSRG

Advanced Control Systems Research Group

制御システム研究室では,システム制御理論,最適化理論,信号処理,非線形時系列解析,多変数量解析,学習理論などを基礎とした数理的アプローチにより,動物や生物の行動を含む様々なシステムを対象として,そのモデリングや解析,制御系デザインやシステム実現の理論および技術を幅広く研究しています.

News

  1. 2020年度メンバーに更新しました.(2020/3/31)

  2. 坂嶋 栞奈 さんが2019年度情報メディア創成学類長表彰を受賞しました.(2020/3/26)

  3. M1の石丸貴大君, 白坂誠浩君が第6回生物音響学会年次研究発表会(2019年11/20-11/22:文部科学省研究交流センター)にて研究発表を行いました.(2019/12/23)

  4. 平田祥人准教授が分担執筆した書籍 「次世代電力システム設計論: 再生可能エネルギーを活かす予測と制御の調和」が発刊になりました.(2019/12/10)

  5. みんなのラズパイコンテスト2019において, 石丸貴大君, 滝田勢也君, 白坂誠浩君,
    水井樹君のチームが開発した「ひまわりはんがー」 が「優秀賞」を受賞しました.
    詳細はこちら! (2019/11/29)

  6. OBの彦坂 勇向君(現JR東海), 合原 一究先生, M2の永崎 佑里さん, 河辺 徹先生の論文「カモメの着地動作の映像解析に基づく自動車の速度制御則の提案」が計測自動制御学会論文集10月号に掲載されました.詳細は こちら(2019/10/21)

  7. 平田祥人准教授が着任しました.非線形時系列解析の理論と応用がご専門です. (2019/6/3)

  8. M2の永崎佑里さんの執筆記事”鳥の着地動作メカニズムの解明とその応用”が日本比較生理生化学会学会誌 「比較生理生化学 Vol.36, No.1」の「若手の会コーナー」に掲載されました.(2019/5/20)

  9. 河辺徹教授が分担執筆した書籍 「電気自動車のモーションコントロールと走行中ワイヤレス給電」が発刊になりました.詳しくはこちら.(2019/5/17)

  10. 合原一究助教が,「野生動物の行動ダイナミクスの数理的・実験的研究」により, 平成31年度科学技術分野の文部科学大臣表彰「若手科学者賞」を受賞しました. 詳しくはこちら. (2019/4/15)

  11. 2019年度メンバーに更新しました.(2019/3/31)

  12. 水井 樹 君が2018年度心青会賞を受賞しました.(2019/3/25)

  13. 石丸 貴大 君が2018年度情報学群長表彰を受賞しました.(2019/3/25)

  14. 平澤 敦基 君が 第61回自動制御連合講演会(2018年11/17-11/18:南山大学名古屋キャンパス)にて行った研究発表にて,優秀発表賞を受賞しました.

  15. みんなのラズパイコンテスト2018において,永崎佑里さん,金子涼佑君, 平澤敦基君のチームが開発した「Gardening pi ~ IoT×Planter ~」 が「KSY賞」を受賞しました.詳細はこちら!

  16. 石丸 貴大 君が 日本比較生理生化学会第40回神戸大会 (2018年11/23-11/25:神戸大学先端融合研究環統合研究拠点コンベンションホール)にて行った研究発表にて, 発表論文賞大会委員長賞(ポスター発表で50件中3件が受賞)を受賞しました.

  17. 2019年度研究室配属のための説明会はすべて終了しました.

  18. 河辺徹教授が,独立行政法人日本学術振興会から表彰されました. 詳細はこちら! (2018/9/25)

  19. M1の永崎 佑里 さん,金子 涼佑 君,B4の石丸 貴大 君が 日本比較生理生化学会第40回神戸大会 (2018年11/23-11/25:神戸大学先端融合研究環統合研究拠点コンベンションホール)にて研究発表を行いました.

  20. M2の赤松 伸樹 君,彦坂 勇向 君,M1の平澤 敦基 君が 第61回自動制御連合講演会
    (2018年11/17-11/18:南山大学名古屋キャンパス)にて研究発表を行いました.

  21. 2018年度メンバーに更新しました.(2018/3/31)

  22. 平澤 敦基 君が2017年度情報学群長表彰(主な受賞理由:卒研成果)を,また, 永崎 佑里 さんが2017年度情報メディア創成学類長表彰(主な受賞理由:卒研成果) を受賞しました.(2018/3/23)

主な研究テーマ


I. ビークルシステムの制御技術に関する研究

自動車や船舶,飛行機,車両型移動ロボットなどのビークルシステムを対象として,運動性能や安全性,乗り心地感の向上のための制御技術や複数の移動ロボットを用いた 協調作業の自動化技術について研究しています.また,高性能で省電力な次世代電気自動車開発のための制御技術や生体アナロジー(コウモリの飛行モデル等)を応用した車列形成制御,EVを主体としたスマートシティやITS等の基盤制御技術も研究しています.

II. 生物の行動や機能に基づいた制御理論

生物は長い進化の過程で環境に適した構造や仕組みを獲得しており,生物の行動から制御方法を導出することにより,柔軟で高精度な制御の実現が期待できます.特に鳥の着地動作に着目しており,鳥は自身の姿勢や翼の角度を変化させ速度を柔軟に調整することで正確かつ滑らかな着地を実現しています.この鳥の着地動作を模擬した速度制御法を構築できると,人工移動体の事故防止や燃費向上,乗り心地の改善などが期待できます.


III.非線形時系列解析の理論と応用

非線形時系列解析の手法を開発し,それを様々な非線形現象に応用しています.非線形時系列解析は,背後のダイナミクスに関する有益な情報を与えるだけでなく,時系列予測や制御の手段を与えます.ここ10年余りは脳神経データから生成される発火系列を解析するためにrecurrence plotsと呼ばれる手法の開発に力を入れています.加えてsingle cell Hi-Cと呼ばれる,細胞の中の染色体の空間的に近い部分についての実験データと,recurrence plotsの類似性を利用して,染色体の3次元構造の再構成などを行っています.具体的な現実の対象から観測された実データを手掛かりに,数理的なツールを使って様々な世界を覗いてみたい人向けのテーマです.

IV. ハイブリッドシステムのロバスト制御

現在,我々の身の回りにあるほとんどのシステムはコンピュータを用いて 制御されています.コンピュータは,離散型のシステムですが,対象システムは連続型です. このように離散型と連続型のシステムが混在するシステムをハイブリッドシステムといいます. ハイブリッドシステムに対し,モデルの不確かさや動作環境の変化に対して ロバストな(頑強な)制御技術を研究しています.

V. フィールドでの生物の鳴き声計測

夏になって田んぼに水が入ると多くのカエルが鳴き始めます.実は,鳴いているのはオスのみでメスを呼ぶために鳴いています.このようなカエルの合唱は比較的よく知られた自然現象ですが,特に野外での合唱構造に関しては,わかっていないことだらけです.本研究室では,音声可視化装置「カエルホタル」,マイクアレイなどの音響計測システムを開発・応用し,国内外のフィールドで生き物の鳴き声を実際に計測します(写真は沖縄でのカエルの調査風景).

VI. 生物の行動モデリングとその応用

ホタルの集団発光,魚の群れ,カエルの合唱など,動物はユニークで多様な行動を見せます.このような動物の行動は,個体同士が相手を認識し,自身の行動をコントロールした結果,生じるものと考えられます.本研究室では,動物行動の数理モデリング,そして動物の行動原理に基づく新しい制御技術の開発に取り組んでいます.

研究方針と目標

対象とするシステムの持つ,本質的特性は何なのか,また,対象システムに希望する結果と因果律の関係に含まれる本質は何なのか,といった点を十分に考察することで,的確なモデルの導出と問題の定式化がなされるといえます.なお,この際に注意しなければならないのは,対象に依存し過ぎて,一般性を失うことです.そのため,対象システムの特徴抽出という点と定式化された問題の一般性という2つのバランスをうまく調和させることも本質の考察に含まれると考えられます.定式化された問題の解答に対しても,解答として得られたことの物理的意味やその本質,その解答を得る手法の意義がどこにあるのかといった点を考察することは,解法や解答を得ること以上に重要であると考えられます.
こういった点をふまえて,サイバーフィジカルシステム実現のためのモデリングやデザインに関する研究をおこなっています.対象システムのモデリングのための表現方法や同定方法,制御システムの設計方法,システムの特性解析や評価方法,システムの適応,学習方法といった項目ごとにシステム制御理論,数理モデリング理論,最適化理論,学習理論などを援用しながら研究を進め,最終的には,ロバストなサイバーフィジカルシステムを実現するためのモデリングとデザインの統一的な理論体系の構築とその実システムへの応用が目標です.

ゼミについて

だいたい週1回のペースで研究進捗状況に関するミーティングが個別に行われます.
個別ミーティングとは別にシステム制御や最適化,信号処理などに関する文献の輪講が週1回程度全体で行われます.

就職

日立オートモティブシステムズ(博士卒),アマダ(博士卒),デンソー(修士卒),中部電力(修士卒),パナソニック(修士卒),富士Xerox(修士卒),みずほ情報総研(修士卒),OKIソフトウェア(修士卒),千代田化工建設(修士卒),東京海上日動システムズ(修士卒),野村證券(学類卒),ナナオ(学類卒),SONY(修士卒),本田技研(修士卒),トヨタ自動車(修士卒),日産自動車(修士卒),リコー(修士卒),ヤマハマリン(学類卒),東芝(修士卒),NTTデータ(修士卒),原子力科学研究所(学類卒),理想科学(修士卒),etc.

その他イベント

忘年会,送迎会,お花見,タコパ,つくばマラソン,ボウリング,気が向いた時に飲んだりもします.

メンバー紹介

河辺 徹 ( かわべ とおる )

システム情報系 情報工学域 教授 
情報メディア創成学類長
システム情報工学研究科
 コンピュータサイエンス専攻 担当
情報学群情報メディア創成学類 担当
kawabe (AT) cs.tsukuba.ac.jp

 合原 一究 ( あいはら いっきゅう )

システム情報系 情報工学域 准教授
システム情報工学研究科
 コンピュータサイエンス専攻 担当
情報学群情報科学類 担当
aihara (AT) cs.tsukuba.ac.jp

 平田 祥人 ( ひらた よしと )

システム情報系 情報工学域 准教授 
システム情報工学研究科
 コンピュータサイエンス専攻 担当
情報学群情報メディア創成学類 担当
hirata (AT) cs.tsukuba.ac.jp

[2020年度]

< 大学院 (システム情報工学研究科)博士後期課程 >
  • 3 年
    • 桐原 健太( kkirihara (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
< 大学院 (システム情報工学研究科)博士前期課程 >
  • 2 年
    • 石丸 貴大( tishimaru (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      白坂 誠浩( mshirasaka (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      滝田 勢也( stakita (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      長阪 さやか( snagasaka (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      水井 樹( tmizui (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
  • 1 年
    • 坂嶋 栞奈( ksakajima (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      根本 健一( knemoto (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      松永 遥平( ymatsunaga (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
< 情報メディア創成学類 >
  • 4 年
    • 大谷 真生( motani (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      大佛 顕正( kosaragi (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      設楽 開人( kshidaraku (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      末吉 里帆( rsueyoshi (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
< 情報科学類 >
  • 4 年
    • 岩谷 燎( riwatani (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)
      村社 光誠( kmurakoso (AT) acs.cs.tsukuba.ac.jp)

お問い合わせ

当研究室では,随時見学を受け付けています.
(
acsall@acs.cs.tsukuba.ac.jp)にご連絡の上,お気軽にお越しください.

研究室所在地

筑波大学 第3学群 F棟 9階 922室(3F922)