Details of a Researcher - Namerikawa, Toru

Papers - Namerikawa, Toru

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Bilateral Control with Constant Feedback Gains for Teleoperation with Time Varying Delay

Toru Namerikawa

PROCEEDINGS OF THE 48TH IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL, 2009 HELD JOINTLY WITH THE 2009 28TH CHINESE CONTROL CONFERENCE (CDC/CCC 2009) (IEEE) 7527 - 7532 2009

Accepted, ISSN 0743-1546

This paper describes a bilateral control of nonlinear teleoperation with time varying communication delay.
The proposed method are simple PD-type controllers which are independent of the rate of time delay change and depend on the upper bound of round-trip delay. The proposed control strategy is independent of parameter uncertainties of the model of the robots and the operator and remote environment. The delay-dependent stability of the origin is shown via Lyapunov stability theorem. Furthermore the proposed strategy also achieves master-slave position coordination and bilateral static force reflection.
Several experimental results with wireless communication and the Internet show the effectiveness of our proposed strategy.

Stability and Tracking Properties in Predictive Control with Adaptation for Bilateral Teleoperation

Kouei Yoshida, Toru Namerikawa

2009 AMERICAN CONTROL CONFERENCE, VOLS 1-9 (IEEE) 1323 - 1328 2009

Accepted, ISSN 0743-1619

This paper deals with an environment estimation based predictive control for teleoperation with communication time delay. In this predictive control framework, the delayed position tracking and non-delayed force reflection are attempted. The goal of this paper is to propose a new control method which guarantees the stability, the convergence of position tracking error to zero and the small force tracking error theoretically. Proposed control structure is the 3ch architecture with environment estimation based force prediction. In this proposed method, the master controller implements force control with environmental force prediction while the slave controller implements position and force control. The theoretical analysis shows the stability, the convergence of position error to zero and the small force tracking error. Experimental results show the effectiveness of the proposed method.

通信遅延を有する異構造バイラテラルテレオペレーションの同調制御

河田久之輔, 吉田航瑛, 滑川徹

計測自動制御学会論文集 (計測自動制御学会) 44 ( 10 ) 802-808 - 808 2008.10

Research paper (scientific journal), Joint Work, ISSN 0453-4654

本稿で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安定性を保証した制御手法を提案する．まずマスタ及びスレーブロボットに対してフィードバック受動化を行い，次に通信遅延とスケーリング要素を有する同調制御則を提案する．リアプノフの安定法を用いることで, 提案テレオペレーションの位置誤差が遅延とスケーリング要素に対して独立に漸近安定となることを示す. 最後に構造とスケールの異なる2台の2自由度アームを用いた実験により提案手法の有効性を示す.

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GIMC 構造による故障検出とその磁気浮上システムへの応用

中曽裕次郎, 滑川徹

システム制御情報学会論文集 (システム制御情報学会) 21 ( 9 ) 277-284 2008.09

Research paper (scientific journal), Joint Work

本稿ではGIMC 構造によって得られる推定誤差信号によるオンライン故障検出法の提案と, それを用いた耐故障制御系の構築をおこなう. 故障検出フィルタに関して外乱による影響の最小化問題を新たに定式化し, それに対する最適な故障検出フィルタを導出することで, 外乱と故障の影響を区別する. 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, 最適故障検出フィルタの設計を行う. 最後に検証実験を行い, 設計した故障検出フィルタの有効性を確認する.

マルチエージェントシステムの合意問題とそのフォーメーション制御への応用

吉岡愛, 滑川徹

計測自動制御学会論文集 (計測自動制御学会) 44 ( 8 ) 663-669 2008.08

Research paper (scientific journal), Joint Work

本稿では線形システムとして表現される複数の同一のダイナミクスをもつエージェントの合意問題に対し，新規の合意制御則の設計法を提案する．この設計法はLyapunovの安定定理に基づき，従来法に比べ設計の見通しが良い．つぎに状態推定を含む出力合意問題に対して，情報交換を行う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，更に積分器を加えた合意制御則を提案する．最後に提案制御則をフォーメーション制御に応用し，制御実験により提案法の有効性を検証する．

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

Chika Yoshioka, Toru Namerikawa

2008 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON CONTROL APPLICATIONS, VOLS 1 AND 2 (IEEE) 859 - 864 2008

Accepted, ISSN 1085-1992

補償器の初期状態を考慮したＨ∞ＤＩＡ制御と磁気軸受による過渡特性の検証

瀬戸洋紀, 滑川徹

日本AEM学会誌 (日本AEM学会) 15 ( 4 ) 422-428 - 428 2007.12

Research paper (scientific journal), Joint Work, ISSN 0919-4452

本論文では補償器の初期状態を考慮したH∞ DIA 制御を磁気軸受に適用して過渡応答特性を検証する．まず磁気軸受の数学モデルの導出と補償器の初期状態を考慮したH∞ DIA制御系設計について述べる．次にこの補償器の初期状態を考慮したH∞ DIA補償器を異なる初期状態の不確かさに対する重みＮを持つ補償器を設計する．その補償器を用いて，初期値応答と外乱応答を計測し，Nの大きさと時間応答の変化を検証する．

ミニ特集協調とフォーメーションの制御理論編集後記

NAMERIKAWA Toru

計測と制御 46 ( 11 ) 884 2007.11

分散型複雑ネットワーク化制御システムに対する協調・フォーメーション制御問題が近年盛んに研究されている．グラフ理論とシステム制御理論が融合した新しい理論が急速に展開・発展し，更にこの理論は実際にセンサーネットワーク，ロボットの協調制御，宇宙衛星等へ応用され始めている．このような背景を受けて，本ミニ特集は最新の協調とフォーメーションの制御理論とその基盤となる理論の過去と最近の発展の紹介と，今後の方向性の展望を示すことを目的として企画した．

周期的外乱を考慮したＨ∞ＤＩＡ制御と磁気軸受による回転性能の検証

瀬戸洋紀, 滑川徹

日本AEM学会誌 (日本AEM学会) 15 ( 3 ) 333-340 2007.09

Research paper (scientific journal), Joint Work

本論文では磁気軸受のロータ回転時に発生する不釣合い振動を，回転速度に同期した周波数を持つ周期的外乱とみなし，その周期的外乱を抑制するために，H∞ DIA制御問題における一般化プラントに周波数重み関数を導入することで，任意の回転速度における周波数でコントローラ上にピークゲインを付加した．切替え制御による性能検証では，2 種類のコントローラを設計し，切替えることで良好な不釣合い振動の減衰効果と切替え時の過渡応答特性を有することを確認した．

GIMC structure considering communication delay and its application to mechatronic system

Toru Namerikawa, Junichi Miyakawa

2007 AMERICAN CONTROL CONFERENCE, VOLS 1-13 (IEEE) 2874 - 2879 2007

Accepted, ISSN 0743-1619

This paper deals with a new GIMC structure considering a communication delay by using the Smith Predictor and its application to a mechatronic system. First, we stabilize the unstable mechatronic system by a PD controller and define the stabilized system as a new augmented plant. We design the proposed GIMC structure using the Smith Predictor based on H-infinity controllers for the new stabilized augmented plant. Finally, the proposed structure is evaluated experimentally and the effectiveness of the proposed approach is proven. In addition, we apply the proposed structure to a virtual networked control mechatronic system.

Synchronized control for teleoperation with different configurations and communication delay

Hisanosuke Kawada, Kouei Yoshida, Toru Namerikawa

PROCEEDINGS OF THE 46TH IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL, VOLS 1-14 (IEEE) 1610 - 1615 2007

Accepted, ISSN 0743-1546

This paper deals with a control for teleoperation with different configurations and communication delays. We propose a synchronized control with individual gains and power scaling in the task space. In this method, the end-effector motion and force relationship between the master and slave robots can be specified freely in the task space and the control gains can be independently selected appropriately for the master and slave robots. The delay-independent asymptotic stability of the origin of the position and velocity errors is proven by using passivity of the systems and Lyapunov stability methods. The proposed control law achieves synchronization with power scaling. Several experimental results show the effectiveness of our proposed method.

GIMC構造を用いた磁気浮上システムの高性能ロバスト制御

滑川徹, 丸山英人

計測自動制御学会論文集 (計測自動制御学会) 42 ( 11 ) 1181-1187 - 1187 2006.11

Research paper (scientific journal), Joint Work, ISSN 0453-4654

本研究ではGIMC構造を不安定なメカトロニクスシステムである磁気浮上システムに応用し，制御実験による有効性の検証を行う．更にGIMC構造における切替制御の具体的な設計指針と実装方法を提案する.まずGIMC構造に基づく制御系設計の原理と設計手順を述べ，その切替の実装方法について提案を行う．次にH∞混合感度問題を用いて2つの補償器を設計し，それらを基にGIMC構造制御系を構成する．最後に提案法が制御性能とロバスト性を両立していることを実験的に示す．

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Robust H∞ DIA Control of Levitated Steel Plates

T. Namerikawa, D. Mizutani and K. Kuroki

Trans. IEE of Japan (IEE of Japan) 126-D ( 10 ) 1319-1324 - 1324 2006.10

Research paper (scientific journal), Joint Work, ISSN 0913-6339

本稿ではH∞DIA制御を鋼板磁気浮上系に応用し, モデル変動に対するロバスト性を制御実験により評価することを目的とする．制御系設計では, 外乱や不確かさに対する重みを設計し, システムの状態方程式と組み合わせることで一般化プラントを構成し, これに対してコントローラを設計する．提案法であるH∞DIA制御が十分なモデル変動に対するロバスト性を有することを制御実験により明らかにした.

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環境の不確かさと通信遅延を考慮したマスタ・スレーブシステムのロバスト制御

滑川徹, 林鋭渠, 伊藤智, 河田久之輔

日本機械学会論文集, C編 (日本機械学会) 72 ( 721 ) 2821-2828 2006.09

Research paper (scientific journal), Joint Work

本研究では多自由度マニピュレータを用いて環境及びオペレータ特性の不確かさと通信遅延に対するロバスト性能を統合的に保証した制御系設計を行なう．まず2 台のマニピュレータに対してインピーダンス整形により非干渉・線形化を行い，環境及びオペレータの動特性をインピーダンスモデルとして表現し，これらを統合化した一般化プラントを構成する．次に不確かさを考慮したμ-Synthesisに基づく制御系設計法を提案する．最後に制御実験により提案法の有効性を示す．

静止時における自立走行二輪車のモデリングとロバスト姿勢制御

佐藤拓史, 滑川徹

日本機械学会論文集, C編 (日本機械学会) 72 ( 719 ) 2130-2136 2006.07

Research paper (scientific journal), Joint Work

本研究では二輪車を静止状態に限定し，この状態で安定化できる自立走行二輪車を提案する．ライダの重心移動に相当する台車系とハンドル操作系を備えた小型の二輪車を構成する．制御系設計に必要なモデルの運動方程式は，Lagrange 法により導出する．得られた線形モデルに対する安定化制御器をH∞ループ整形設計手法を用いて設計し，姿勢制御実験を行うことにより提案する自立走行二輪車のモデリングとロバスト姿勢制御系について検証を行なう．

Robust H _∞, DIA control of levitated steel plates

Namerikawa Toru, Mizutani Daisuke, Kuroki Shintaro

IEEJ Transactions on Industry Applications 126 ( 10 ) 2006

Research paper (scientific journal), Joint Work, ISSN 0913-6339

This paper deals with an application of 74, DIA control to the magnetically levitated steel plates. Our goal in this research is to suspend two thin steel plates stably by using four electromagnets without any physical contacts. We apply the robust H _∞, DIA control approach to the magnetically levitated steel plates. The H _∞, DIA control problem treats a mixed Disturbance and an Initial state uncertainty Attenuation and it is expected to provide a good transient property to a control system. Experimental results show that the proposed robust control approach is effective for suppressing an elasticity vibration of steel plates.

A passivity-based approach to wide area stabilization of magnetic suspension systems

Toru Namerikawa, Hiroto Kawano

2006 AMERICAN CONTROL CONFERENCE, VOLS 1-12 (IEEE) 1-12 4576 - + 2006

Accepted, ISSN 0743-1619

This paper deals with a passivity-based approach to wide area stabilization of magnetic suspension systems. It is well known that the magnetic suspension systems have strong nonlinearity. In order to realize wide area stabilization of magnetic suspension systems, we design the passivity-based feedback controller considering a nonlinear dynamics of the magnetic suspension systems and a leakage inductance of the electromagnet especially. The systems can be decomposed two subsystems; an electrical subsystem and a mechanical subsystem. We design nonlinear passivity-based controllers for both two subsystems. Steady-state and transient time responses results for some operating points show the effectiveness of the proposed controller experimentally.

Robust H ∞, DIA control of levitated steel plates

Namerikawa Toru, Mizutani Daisuke, Kuroki Shintaro

IEEJ Transactions on Industry Applications 126 ( 10 ) 2006

ISSN 0913-6339

This paper deals with an application of 74, DIA control to the magnetically levitated steel plates. Our goal in this research is to suspend two thin steel plates stably by using four electromagnets without any physical contacts. We apply the robust H ∞, DIA control approach to the magnetically levitated steel plates. The H ∞, DIA control problem treats a mixed Disturbance and an Initial state uncertainty Attenuation and it is expected to provide a good transient property to a control system. Experimental results show that the proposed robust control approach is effective for suppressing an elasticity vibration of steel plates.

Passivity-based synchronized control of teleoperation with power scaling

Hisanosuke Kawada, Toru Namerikawa

2006 SICE-ICASE INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE, VOLS 1-13 (IEEE) 4750 - + 2006

Accepted

This paper deals with the passivity-based synchronized control of teleoperation considering position tracking and power scaling. In the proposed method, the motion and the force relation between the master and slave robots can be specified freely. Using a passivity of the systems and Lyapunov stability methods, the asymptotic stability of teleoperation with communication delay and power scaling is proven. Several experimental results show the effectiveness of our proposed method.

High performance robust control of magnetic suspension systems using GIMC structure

Toru Namerikawa, Hideto Maruyama

2006 AMERICAN CONTROL CONFERENCE, VOLS 1-12 (IEEE) 1-12 4582 - + 2006

Accepted, ISSN 0743-1619

This paper deals with a high performance and robust control scheme based on Generalized Internal Model Control(GIMC) Structure. We apply the GIMC structure to the unstable magnetic suspension system and construct a high performance and robust control system. GIMC structure can switch two controllers which have high performance and high robustness respectively. The two controllers using in GIMC structure are designed via H-infinity mixed sensitivity problem. The experimental results show the effectiveness of GIMC structure.

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