次世代制御理論への挑戦SICE VOL60.5 2021

かなり　威勢の良いタイトルで制御技術の変遷から将来の展望を解説しています。
ーーーー　以下は個人の感想です　ブログですから　ーーーーーーーーー

制御工学はある意味、わかりやすく

古典制御
現代制御
ロバスト制御
ネットワーク制御（ハイブリット制御）
サイバーフィジカルに変遷

と変遷しており、機械工学から見ると理論的な発展は著しく感じる。

じゃあ次世代はどうなるの？
となるが

制御というのは「対象があって　ある目的に適合するように　所要の操作を加えること」
という定義であるのだから
対象が工学である以上、大きく変わったのか？
という疑問がある。

大規模になり、複雑になってはいるし、制御コンピュータの性能は飛躍的に早くなっているから
例えば、モデル予測制御なんてものも、時定数が短い機械系でも予測演算は問題なくできてしまうようになっている。

一方、理論的なところでは、どうしても線形理論がメインであり、ニューラルネットなどで非線形を扱ってモデル化し、
それを制御というところには行かない。これは、安定性の保証がないことが一因で、その理論も乏しいように思える。
非線形制御というのは、素人からみても進展していないのではないか？
これは座談会でも話題になっており、学会として　ニューロでモデルを作ってみました　制御したらこうなりました
という論文は　何をしたの？　ということにしかならないから、活発にならないと言っています。

また、座談会の最後で総括していますが、制御の先生方はダイナミクスをもつ対象に強みをもっているから
と言っています。でもダイナミクスをもつ対象が大規模になって複雑になってきたら、今の制御理論では
検証もできないし、実験もできないと言っている。
どうしたいの？
私見ですが、パラダイムシフトを考えるなら
分解と統合という制御設計手法では今までと変わらないと思います。また、工学では変わらないことで今は良いかもしれません。
物事を分解するという手法から脱却して
大規模なら大規模のまま扱う。
生物のもつ制御系は分解されていますか？　ひとつの痛点の刺激でフィードバックしますか？
大量のセンサ入力を学習させ、階層型のハイブリット制御系にて全体を制御するような仕組みが求められるのでは？
生物ではたぶんモデルのダイナミクスは記述できません。ソフトロボティクスで問題となっているテーマですね。
歩行するロボットをイメージすると、
モデルの柔軟性にまかせるところはまかせて、でも学習もして、大脳が判断するところ（視覚や強い刺激）とマイナーフィードバックの
小脳のループと、ローカルには環境への柔軟な追従にまかせる。といったことを考えてほしいです。　
ーーー　以上考えがまとまってませんが　愚痴ですので　ーーーーーーーーーーーーーーーーー

pythonで制御系設計（１）

さて、前回の制御系設計の勉強は「制御のためのMATLAB」

制御のためのMATLAB 尾形克彦著 東京電機大学出版局

でした。
内容は　制御系としては
第３章　過渡応答解析
第４章　根軌跡解析
第５章　周波数応答解析
第６章　状態空間表現に基づくMATLABによる制御系設計
第７章　MATLABで最適化問題を解く
ということで過渡応答であればステップ、インパルス応答などを丁寧に解説
根軌跡であればフィードバックシステムの根軌跡から制御系設計をすることなど
全て、詳しく解説されています。

今回は、いろいろ悩んだのですが、小職は「機械」の技術士であるし、専門は振動、免震であるし
ロバスト制御やスライディングモードや非線形制御でもよいのですが
基礎ということにしようと思います。
で
中野先生、美多先生共著の

制御基礎理論 道雄, 中野 コロナ社

で行こうかなと思います。
ただし、私の持っているのは　ISBN4-7956-1109-X C3054 でコロナ社ではなく　昭晃堂のものですが、上記アマゾンで確認すると同一ということで
内容はサブタイトルにあるように古典から現代までとなっており、基礎を復習するには良いかと思います。
１章　自動制御
２章　信号の伝達と伝達関数
３章　ラプラス変換と自動制御
４章　フィードバック制御の基礎
５章　周波数応答
６章　フィードバック制御系の安定性と過渡特性
７章　フィードバック制御系の特性補償
８章　状態方程式と伝達関数
９章　座標変換と可制御性・可観測性
１０章　安定化の基礎理論
１１章　定常特性と現代制御理論による制御系の設計
で昭和57年の２月がまえがきの日付となっており、当時の学生時代を思い起こされる

pythonで制御系設計(0)

scilabの制御系の勉強から　だいぶ時間が経ちました。
最近はpython!
なので　これから制御系の勉強（復習）をpythonを使ってやっていきます。
環境は最近mac mini M1になったので　その環境です。

最初は準備段階
いろいろググる
以下忘備録　参考として残しておきます

ーーーーーーhttps://github.com/shino-kei/control_notebook
を参考としさせていだだきました。
要は　slycotがインストールできない原因を調べていて
以下のことがわかり　出来ました。

必要なもの
pipを使えるようにしておく
macの場合，slycotをインストールする前に，brew install gcc しておく
pipでjupyter, control, sympy, ipywidgets, slycot をインストール
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ということで準備完了すると思います。
なお、IDEはspiderを使用しています。


ところが
from control.matlab import *
でエラー
PATHが違うらしいが　spiderではPATHがどうなっているか不明で
しかもpipとconda のinstallを併用するなと

よってspiderをあきらめ、jupyter notebookで作業をすることにして
トライ
でも　やはりあとからpipしたもののpathが通っておらず
以下の対応で使えるようになりました。
import sys
sys.path.append('/Users/-ほげほげ-/opt/anaconda3/lib/python3.8/site-packages')
from control.matlab import *
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig, ax=plt.subplots(figsize=(3,2.3))
P=tf([0,1],[0.5,1])
y,t=step(P,np.arange(0,5,0.01))
ax.set_xticks(np.linspace(0,5,6))
ax.grid(ls=':')
ax.plot(t,y,lw=3)
stepinfo(P)



では次回からpythonによる制御系設計について勉強していきます。
以下参考のサイト　かなりわかりやすいのでおすすめ！
阪大南先生の動画です。

https://www.youtube.com/watch?v=FQCrxXx4DAo

伊豆大島情報

他県を跨いだ行動や不要不急の外出は？　と言われるので
それには反論はできませんが
緊急事態宣言前で計画し、海上での感染例もなく（メンバーワクチン済８５％）
宿泊施設も「営業的に感染対策をしていて　来て欲しい」
とのことから、伊豆大島（東京都）に行ってきた情報を忘備録として
残します。

１　野増漁港の係留について
　以前の情報では、漁協としては管理していない。自己責任でとのことでした。
しかし、今回は漁民ではない人（未確認）の人から
：緊急時以外は停泊するな
：入口に立ち入り禁止と書いてある（陸の入口ですので海からは当然わからない）
：伊豆大島は波浮港以外はだめだ
と言われました。
東京都の職員あるいは漁協から言われるなら納得しますが
なんか変
　タクシーの方から聞いた情報によると
　建設関係の人らしい。先週も野増で待ち合わせした客が、その人から係留するな
　ということで波浮港まで移動、タクシーもそこまで迎えに行ったとのこと。

なので、今後大島へ行く場合には　波浮港係留で計画するのが無難
波浮港は、到着前に漁協（０４９９２−２−１２３０）へ連絡がスムーズです。


２　ホテル情報
　岡田に近いパームビーチホテルに宿泊
よい点
　リーズナブル　この８月時期で８４００円／一人一泊　二食つき（平日）
　夕食は　スペアリブ、白身魚、刺身、スープ（基本洋食）　でしたが　＋８０００で舟盛りをつけてもらいました
　翌日は簡単な　スクランブルエック、ウインナ　パン　コーヒー　果物
　で、翌日の昼食を簡単にお願いしたところ　おにぎり２こ、ゆで卵、漬物　で４００円とよかったです。
　送迎はサービスしてもらいましたが、基本岡田か元町までの送迎なので野増＋１０００円とられました。
　波浮港までは不明です。
おすすめ出来ない点
　風呂が狭い：期待はできませんので、大島の日帰り温泉がおすすめ（水着着用露天　浜の湯三百円、本格温泉は七百円）
　パームビーチホテルからはタクシー利用で　片道２２００円かかりました（６名乗車の大型タクシー）