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ネットジャーナル15

数学的アプローチで新しい制御の手法を模索
システムの性質を根本から変革する方程式を求めて

写真:博士(工学)山下 裕 教授

情報科学研究科 システム情報科学専攻 
システム創成情報学講座 システム基礎論研究室・教授
博士(工学) 山下 裕

プロフィール

1986年北海道大学大学院工学研究科修士課程修了。88年同博士課程退学。同年北海道大学工学部助手、96年奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科助教授、2004年北海道大学大学院情報科学研究科教授、現在に至る。非線形制御理論などの研究に従事。IEEE、システム制御情報学会、電子情報通信学会,化学工学会などの会員。

モノの振る舞いをコントロールする数式

――システム制御理論とはどのような学問でしょうか。

山下 制御工学は歴史のある学問で、ワットの蒸気機関から始まると言われるほどです。簡単に言うと、目的や用途に合わせてモノの振る舞いを変えることで、自動車や航空機もシステムの振る舞いを自在に変えることで制御しています。振る舞いを解析・数値化する理論的な側面と、実際に作動させる工学的な側面がありますが、それぞれ多様なアプローチ方法があり、非常に裾野の広い分野です。私たちの研究室では、その中でも方程式や関数などの数理モデルを用いた制御理論の研究を行っています。

制御理論には多くの方程式や関数が使われます。同じ方程式で表せるものは同じシステムと見なすのが基本的な考え方で、ひとつの方程式が複数の分野に適用されるケースも多いため、電気・機械・化学などの分野・業界を横断する俯瞰的な学問でもあります。

使われる方程式のほとんどは古典的なものであり、制御系の設計理論として成熟しているものも少なくありません。しかし、それを使って実際にモノを動かそうとすると理論通りにいかない場合が多く、使う目的やシチュエーションによって個別に調整が必要になってきます。なぜなら現実世界にはさまざまな物理的要素が存在し、それらがシステムに制約をかけてくるからです。

私たちの研究室では、こうした物理的条件にともなう制約を取り込んだ関数を合成したり、汎用性のある数理モデルをフレーム化することで、より少ない工程で制御設計できる手法の開発を目指しています。

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