2025/04/02 更新

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カワニシ　ミチヒロ
川西　通裕
Michihiro Kawanishi
所属
大学院工学研究科 電子情報分野 制御システム研究室 准教授   
学位
博士（工学） （ 京都大学 ）
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研究分野

  • 情報通信 / 機械力学、メカトロニクス

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学

  • 情報通信 / ロボティクス、知能機械システム

主な研究論文

  • Optimal Demand Response and Real-time Pricing by a Sequential Distributed Consensus-based ADMM Approach

    Dinh Hoa Nguyen, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi,

    IEEE Transactions on Smart Grid   9 ( 5 )   4964 - 4974   2018年9月1日

    Robust Consensus Analysis and Design under Relative State Constraints or Uncertainties

    Dinh Hoa Nguyen, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi,

    IEEE Transactions on Automatic Control   63 ( 6 )   1784 - 1790   2018年6月1日

    Feedback Control for Steering Support System based on Flatness and Particle Swarm Optimization

    Michihiro Kawanishi, Yuta Tsuge, Shi-Jia Pei, Tatsuo Narikiyo,

    Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing   10 ( 2 )   1 - 11   2016年5月1日

    Proof of Concept for Robot-Aided Upper Limb Rehabilitation Using Disturbance Observers

    Barkan Ugurlu, Masayoshi Nishimura, Kazuyuki Hyodo, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo,

    IEEE Transactions on Human- Machine Systems   45 ( 1 )   110 - 118   2015年2月1日

    Robust D Stability Analysis of Linear Systems with Real Structured Uncertainties by the Stability Feeler

    Tadasuke Matsuda , Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo

    SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration   7 ( 4 )   205 - 213   2014年4月1日

経歴

  • 豊田工業大学   大学院工学研究科   准教授

    2007年4月 - 現在

  • 豊田工業大学   先端工学基礎学科   助教授

    2006年11月 - 2007年3月

  • スタンフォード大学   電気工学科   客員研究員

    2003年2月 - 2003年4月

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学歴

  • 京都大学   工学研究科応用システム専攻

    - 1996年

研究テーマ

  • マルチエージェント制御理論による電力ネットワークの高効率分散制御

    川西　通裕

    2017年度 - 現在

    　詳細

    拡張ラグランジュ乗数法の一種であり，解析的な凸最適化アルゴリズムとして知られているADMM(Alternative Direction Multiplier Method)とマルチエージェントシステムの合意制御理論を用いて分散型ADMMアルゴリズムを開発し，スマートメーターなどIoT技術を活用する電力ネットワーク制御へ応用して以下の(1)～(3)について高効率な分散制御を実現する．
    （１）リアルタイムプライシングとデマンドレスポンス
    ・電力供給者・需要家の利益最大化のため，社会厚生関数(Social Welfare Function)を導入し，利益最大化を達成するリアルタイムプライシングアルゴリズムを開発する．
    ・再生可能エネルギーを入力信号としたデマンドレスポンスによる電力需給最適化を実現する．
    ・分散型ADMMをパワーグリッドのエコノミックディスパッチ問題に応用し，常にエネルギーバランスを満たしつつ，極めて早い収束速度で大域的な最適解を求める．
    （２）熱電併給（CHP：Combined Heat and Power）システムの協調制御
    ・燃料電池は出力電力に対して発電効率が非線形な特性となるため従来のADMM凸最適化手法では厳密に扱うことができないため，本研究では新たに効率マッチングの考え方を導入し，効率マッチングを実現する逐次最適化アルゴリズムを開発することで，非線形な発電効率に対応できる新たな分散型ADMMアルゴリズムを開発する．
    ・実機データから構築した精密なCHPシステムモデルに基づいた協調制御のシミュレーションにより，速やかに収束し高い最適化効率を実現できる分散アルゴリズムを求める．
    （３）V2G（Vehicle to Grid）バーチャルパワープラントとマイクログリッドの統合制御
    ・EVの充放電スケジューリングを行うKemptonアルゴリズムと，マルチエージェント制御理論による合意制御，分散制御に適した凸最適化アルゴリズムであるADMM手法を統合し，EVの蓄電池をバーチャルパワープラントとして活用することでマイクログリッドの最適なオペレーションを実現するアルゴリズムを開発する．

    成果：

    2023年度
    電力ネットワーク制御におけるリアルタイムプライシングやデマンドレスポンス，ピアツーピア電力取引で必要となる分散最適化について，各エージェントで共有するラグランジュ乗数を，マルチエージェント制御理論の合意制御で高精度に推定する手法について成果を得た．

    マルチエージェント制御における合意制御の制度の向上のためには，制御ゲインをハイゲイン化し，収束性を向上させることが不可欠となる．しかし，高ゲイン制御器を用いる場合，パケットロスや通信遅延によって合意制御が不安定化しやすくなるという問題があるため，提案手法では，合意制御コントローラをN次遅れ補償による複数ゲインに拡張して安定化領域を拡大するする手法を提案し，設計に必要な安定化条件を線形行列不等式を用いて導出した．

    2022年度
    蓄電池群の充放電制御，および電力ネットワークの負荷周波数制御において，時変な通信遅延と受動性を考慮した新たなマルチエージェント制御理論を提案し，電力ネットワーク制御へ応用することで次の２つの成果を得た．

    (1)時変な通信遅延を考慮した蓄電池群の充放電制御
    (2)受動性を用いた電力ネットワークの負荷周波数制御

    成果(1)は，非対称・非一様・時変な通信遅延に対する合意制御法と安定解析の理論を提案した昨年度の研究成果を，蓄電池群の充放電制御に応用し，新たに売買電力制約に対する誤差の評価手法の提案を行うことで，蓄電池群のロバストな充放電制御を実現した．また成果(2)は，これまで我々の研究グループが研究をしてきた受動性に基づくマルチエージェントシステムのエネルギー最適化手法を，電力ネットワークの負荷周波数制御に応用して，電力ネットワークの負荷周波数制御における制御系設計の負荷を削減して安定性を保証するための制御理論を開発し，具体的な実装方法を提案した．

  • ＩoT通信ネットワークにおける不確かさ（時間遅れ，飽和）を考慮したロバスト制御

    川西　通裕

    2017年度 - 現在

    　詳細

    IoT通信ネットワークを活用して電力ネットワーク，無線センサネットワーク，交通網の制御を行う際，局所的なエージェント間の協調行動によって，大域的な目標を達成できるか否かを検証するコンセンサス制御問題が重要となる．本研究では，IoT通信ネットワークにおいて時間遅れや飽和などの不確かさが存在する制約付きコンセンサス問題を，グラフ構造のエッジダイナミクスを用いて冗長性のない低次元なマルチエージェントシステムへと変換し，これを静的な非線形要素を含むルーリエ・システムのネットワークとして表現する手法等を開発してリアプノフ関数を構築し，従来は出来なかった大域的に指数オーダーの収束性を達成するロバストなコンセンサス制御を実現する．

    成果：

    2023年度
    通信ネットワークにおける時変な遅延によって制御システムが不安定化する問題に対して、送信したパケットの遅延時間を計測し送信元のエージェントに伝達する通信プロトコルに基づいて、ロジックによるパケット選択と同期を用いて高速な合意を実現する制御方法を開発し、制御器の構造を拡張することで，研究室におけるこれまでの研究と比較して，より保守性の少ない安定条件を導出した。

    2022年度
    通信ネットワークにおける時変な遅延によって制御システムが不安定化する問題に対して、送信したパケットの遅延時間を計測し送信元のエージェントに伝達する通信プロトコルに基づいて、ロジックによるパケット選択と同期を用いて高速な合意を実現する制御方法を開発し、線形行列不等式による保守性の少ない安定条件を導出した。

  • パワー・メンタルアシストシステムの研究

    成清　辰生（転出・退職）, 川西　通裕

    2017年度 - 現在

    　詳細

    ．ヒューマンアシスト装置を使用する作業やリハビリテーションの効率を上げるために，人の動作意図や情動を推定して，適切に必要なアシストをする制御の手法を実現する．強化学習アルゴリズムを用いることで未知パラメータを動的に推定し，また独自に構成するリアプノフ関数により制御システムの大域的な安定性を維持する制御理論を導出し，実機実験によりアシスト制御の有効性を証明する．

    成果：

    2023年度
    脳波をデコーディングして，人の情動を推定する手法を開発した．脳波を計測する電極の中から，ラッソ回帰によるスパースな重みの導出により必要な電極を選択し，情動と相関が大きい周波数の瞬時振幅の比から，ラッセルの円環図で表される情動を推定する方法を提案した．

  • 非線形制御理論とその応用

    川西　通裕

    2017年度 - 現在

    　詳細

    受動性、絶対安定性、非ホロノミックシステムや連続・離散事象混合システムなどの制御系設計理論とその応用研究を行っている．

    成果：

    2023年度
    受動性を用いて電気自動車の隊列走行におけるエネルギー消費の低減化と，速度追従性・隊列の安定性を両立する制御システムについて成果を得た．
    モーターの銅損と鉄損を考慮し，消費電力を最小化するトルク分配係数をリアルタイムに最適化をすることで車両の消費エネルギーを低減化し，隊列の平均速度を維持するために必要な指令値を新たに導入した車両分配係数を用いて各車両に分配して，リアルタイム最適化を含む制御系を統合した制御系全体の安定性を受動性を用いて保証する電気自動車隊列制御システムを開発した．

    2019年度
    非ホロノミック拘束とホロノミック拘束が混在するシステムの適応制御系設計理論の研究を行い,
    (1)電気自動車
    (2)ドローン
    (3)モバイルマニピュレータの位置と力のハイブリッド制御
    (4)柔軟アームを有する平面宇宙ロボットの適応制御
    へ応用した．

論文

  • マルチエージェントシステムによる分散型ネットワーク制御 —時変な通信遅延を考慮した蓄電池群の充放電制御— 査読

    菊池智志 **, 川西　通裕, Nguyen Binh Minh*, 成清　辰生

    電気学会論文誌Ｂ（電力・エネルギー部門誌）   142 ( 4 )   210 - 219   2022年4月

    　詳細

    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

  • Altitude Control of Quadcopters with Absolute Stability Analysis 査読

    NGUYEN BINH MINH, Tetsuya Kobayashi*, Kazuhiro Sekitani*, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo

    IEEJ Journal of Industry Applications   11 ( 4 )   562 - 572   2022年3月

    　詳細

    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：IEEE  

  • DLTS with Bayesian Inference for Analyzing RPD Induced Defects in Bulk near SiO2/Si Interface 査読

    Tomohiko Hara*, Hyunju Lee **, Michihiro Kawanishi, Yoshio Ohshita

    ECS Journal of Solid State Science and Technology   11   035002   2022年3月

    　詳細

    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：IOP Publishing Ltd.  

  • Analysis on average consensus of multi-agent systems with time delay using packet selection and synchronization protocol 査読

    Satoshi Kikuchi **, Michihiro Kawanishi, Tran Huynh Ngoc*, NGUYEN BINH MINH, Tatsuo Narikiyo

    ISA Transactions   2021年11月

    　詳細

    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier  

  • Stabilization of Altitude Control for Multirotor Flying Vehicles with Respect to Propeller Actuator Dynamics 査読

    NGUYEN BINH MINH, Michihiro Kawanishi, Tetsuya Kobayashi*, Joao Pedro **, F. Trovao **, Minh Ta-Cao **, Tatsuo Narikiyo

    2021 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC)   1 - 6   2021年10月

    　詳細

    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

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書籍等出版物

  • Load frequency control design in state space

    Binh-Minh Nguyen*, Ngoc Tran-Huynh*, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo

    Elsevier  2022年 

    　詳細

    担当ページ：314-333   著書種別：学術書

  • A Distributed Optimization Method for Optimal Energy Management in Smart Grid, Energy Efficiency in Smart Grids

    Dinh Hoa Nguyen*, ノツ トラン フィン, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi

    IntecOpen  2019年 

    　詳細

    担当ページ：1-23   著書種別：学術書

  • THEORY AND APPLICATIONS IN ROBOTICS AND ELECTROMECHANICS

    Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi（ 範囲: 7.Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators）

    INTECH  2011年11月 

    　詳細

    担当ページ：118-138   著書種別：学術書

講演・口頭発表等

  • 入力制約を考慮した階層分散最適レギュレータ設計と物流バッファモデルへの適用 招待

    本告匠，菊池智志，川西通裕

    第11回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム  ( 広島 )   2024年3月 

    　詳細

    会議種別：口頭発表（一般）  

  • 特徴量空間上のベクトルに対するノイズ除去拡散確率モデルによる画像分類

    柳井 佑太, 牧野 晃平, 川西 通裕

    2023年度人工知能学会全国大会（第37回）  ( 熊本城ホール )   2023年6月 

    　詳細

    会議種別：口頭発表（一般）  

  • 受動性理論に基づく電気自動車の運動制御とエネルギー最適制御の統合化 国際会議

    長谷川大地*, Binh-Minh Nguyen **, 川西　通裕, 成清辰生*

    第10回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム  ( 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス )   2023年3月  計測自動制御学会

    　詳細

    会議種別：口頭発表（一般）  

  • Hierarchically Decentralized Control of Load Frequency with Economic Dispatch Optimization Based on Passivity 国際会議

    Kento Ohara*, NGUYEN BINH MINH, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo

    Vietnamese Academic Network in Japan Conference  ( Online )   2021年12月 

    　詳細

    会議種別：口頭発表（一般）  

  • Passivity based optimal energy control of in-wheel motor electric vehicles 国際会議

    Daichi Hasegawa*, NGUYEN BINH MINH, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo

    Vietnamese Academic Network in Japan Conference  ( Online )   2021年12月 

    　詳細

    会議種別：口頭発表（一般）  

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受賞

  • Best Presentation Award

    2016年11月   IEEE   著者： Dinh Hoa Nguyen, Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi　が2016 IEEE International Conference on Sustainable Energy Technologies, Hanoi, Vietnamにおいて発表した論文「Dynamic Environmental Economic Dispatch: A Distributed Solution based on an Alternating Direction Method of Multipliers」の内容がBest Presentation Awardに値する．

    成清　辰生, グエン　ディン　ホア, 川西　通裕

  • 第27回永井学術賞

    2010年3月   財団法人永井科学技術財団  

    川西　通裕

科学研究費補助金

奨学寄付金・研究助成金 ※本学入職以降の業績のみ

  • 公益財団法人豊秋奨学会 2019年9月 - 2021年9月

    川西　通裕

担当科目（学内） ※授業フィードバックは学内ネットワークからのみ閲覧可能です。

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教育内容・方法の工夫

  • 課題の詳細な解答例の作成と講義補足資料としての活用

    　詳細

    2019～2021年度「システム工学」（3年前期、2単位），2019～2021年度「ロバスト制御論」（大学院前期、2単位），2019～2021年度「偏微分方程式」（3年後期、2単位）において，演習・宿題について別解を含む詳細な解答例を作成し，講義の補助資料として活用した．講義で扱う内容（理論）について，種々の応用例の説明が理解の助けになるが講義時間が限られているため講義中に複数の例題を提示することは難しい．この点を補うため，１５回の講義中に３回，例題に相当する内容の演習問題を宿題として出題し，レポート提出課題とした．課題には，例題として講義内容の理解の助けとなる問題を選択し，補足資料として役立つように別解を含め詳細に解答を記述した配布資料を作成した．また，講義内容の記憶が新しく課題の正答に対する関心が高い状態である課題提出直後にこの詳細な解答例の資料を配付し，講義補足資料としての活用効果が高くなるように心がけた．

  • 数値演算プログラム演習の効果的な活用

    　詳細

    2019～2021年度「システム工学」（3年前期、2単位），2019～2021年度「ロバスト制御論」（大学院前期、2単位），2019～2021年度「工学実験（電子情報コース）：現代制御論による倒立振子の制御系設計」（3年前期，1単位）の各科目において，キャンパスライセンスとして本学の全学生が利用可能な科学技術計算のためのプログラミング言語MATLABを用いた演習を実施した．「システム工学」と「ロバスト制御論」は１コマの通常の講義科目であるため，教員がMATLABによる数値演算プログラムのデモンストレーションを示した後に詳細な内容の資料を配付し，レポート課題として数値演算を用いる演習問題を出題して，学生所有のパソコンで実習を行った結果をレポートとして提出させる方法で実習を導入した．MATLABによる数値演算の実習を通して講義内容（理論）の有効性を確認することが出来るため，抽象的な内容となる理論を習得するうえで大きな助けとなる．授業評価のアンケートでは「より深くMATLABの使い方を習得したい」などの積極的な意見が毎年あり，受講学生から評価を得ている．

作成した教材

  • 「創造性開発実習２：マイクロマウス」（2年後期，1単位）用に作成した教材（2019年度～2021年度）

    　詳細

    実験の説明のために，パワーポイントの資料を作成した．

  • 「創造性開発実習１：マイクロマウス」（2年前期，1単位）用に作成した教材（2019年度～2021年度）

    　詳細

    実験の説明のために，パワーポイントの資料を作成した．

  • 「工学実験（電子情報コース）：現代制御論による倒立振子の制御系設計」（3年前期，1単位）用に作成した教材（2019年度～2021年度）

    　詳細

    実験テキストの改訂を行い，実験内容，レポート課題の内容を見直した．実験の基礎理論の説明のために，講義ノートを作成した．

  • 「偏微分方程式」（3年後期，2単位）用に作成した教材（2019年度～2021年度）

    　詳細

    授業の補助説明資料（2回分）と，レポート課題の詳細な解答例（3回分）を作成して配付し，学生の理解の向上を図った．講義における板書のために，講義ノートを作成した．

  • 「ロバスト制御論」（大学院前期，2単位）用に作成した教材（2019年度～2021年度）

    　詳細

    授業の補助説明資料（3回分）と，レポート課題の詳細な解答例（3回分）を作成して配付し，学生の理解の向上を図った．また，講義で扱った理論を数式処理システムMATLABで実行するための使用マニュアル，および，講義における板書のために講義ノートを作成した．

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その他教育活動及び特記事項

  • オープンキャンパスにおける体験授業の実施（2017年7月16日, 2018年7月15日）
    高校生を対象として，テーマ「制御理論体験　－ロボットを自由に操る仕組みを体験しよう－」で制御工学とロボット工学に関する体験授業を実施した．
  • サマーセミナーにおける体験授業の実施（2017/8/18）
    協定大学からの留学生に対して，「Control Theory & Applications」のテーマで制御工学とロボット工学に関する体験授業を実施した．
  • サイエンス体験授業の実施（2017年7月21日, 2017年7月27日）
    高校生を対象として，テーマ「制御理論体験　－ロボットが動く仕組みを体験しよう－」で制御工学とロボット工学に関する体験授業を実施した．