足立研究室 - ダイナミックシステムのモデリングと制御

足立研究室では「モデリングと制御」に関する研究を行っています。

制御とは，対象のダイナミクスを望みどおりにアクティブに変化させるもので，われわれの日常生活のさまざまな場面で活躍しています。

Q「具体的には自動車の制御や人工衛星やロケットの制御などといったように、動くものつまりダイナミクスがあるものをコントロールすることが制御です。我々の身の回りには­いろいろな場面で制御が入っていますが、目に見えないので一体なにが制御なのかよく分からないかもしれません。例えば自動車のエンジンでも最適な転換の時期だとかを制御し­てうまく走っています。我々は物がないと見えないので分からないだけで、いろいろな所で制御のお世話になっています。そういう制御という考え方を理論的に研究しています。­」

研究室では、この制御の考え方を体系化した「制御理論」について研究しています。制御理論が対象とするものは，動的システムです。「動的」とは，対象の動きが微分方程式で­記述できることをいい、自然界に存在するもの、人工的なもののほとんどは動的システムと見なすことができます。

Q「私たちの研究室で得意な分野はシステム同定といって、制御対象のダイナミクスといったものをどうやって知ろうか、測ろうかといった難しいことをやってます。例えばロボ­ットを制御しようとするとこう歩いたらこうなるといったようにロボットに関する物理的な関係や法則を知る必要があります。そういうのをモデルというんですが、そのモデルを­作るモデリングということをやっています。システム同定というのはモデリングのひとつの方法なんですが、それに関しては我々の研究室は日本の中でトップクラスの有力な研究­室です。」

モデルに基づいて制御を行うことは「モデルベースト制御」と呼ばれ，近年，産業界で注目されている技術です。これらの研究のほとんどは企業との共同研究であり，最新の実験­装置を用いて制御理論の実用化研究を行っています。

Q「制御理論の本当の面白い所はモノを限定しないということです。ダイナミクスという動きのあるものであれば、なんでも制御の対象となりうるということが面白い所です。私­がなぜこの研究をしているかというと、車を制御したいと思ったら車を勉強すれば良いし、人工衛星ならば人工衛星を勉強すれば良い、今やっているのは生物の中のタンパク質の­ネットワークを制御しようとかいったことをやっていますが、つまり新しいものが見つかるたびにいろんな所で制御を使うことができ、そこで性能を良くしていくことができる、­そういうところが非常に面白いと思うからです。逆にいうと制御理論というのは何にでも使えるという意味で抽象的です。そこに面白さを見いだすかというのは、人によりますが­、そういう抽象的な所を楽しいという人にとったらとても面白い学問です。そういう人が出てきてくれないと困ります。ロボットなど動く物というのは皆さん興味があるんです。­それは見て分かるからです。見て分かるというのもとても大事ですがその中で実際なにが起こっているのか、そういう所まで見れる学生、研究者が出てきてほしいと思っています­。」

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