助成番号 180320

５－２
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ（和文） ＡＢ

人間集団の自由参加を実現する次世代都市インフラシステムの設計論

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Open City Infrastructure System Including Human Decision Makers

研究氏代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）イノウエ名）マサキ

研究期間 Ｂ

２０１８～ ２０１９年

漢字 ＣＢ

井上正樹

報告年度 ＹR

２０１９年

Masaki

研究機関名

慶應義塾大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Inoue

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

慶應義塾大学理工学部・専任講師

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
本研究では，将来の交通/電力システムなど都市インフラシステムの高度化を想定して，多数の人間の意思決定が含まれる大規模複雑系の体系的なシステム設計論構築に取り組んだ．そして,人間の自由行動を許容しながらもシステム全体での高精度な制御・管理も同時に実現することをねらいとして，人間集団全体へ選択の余地のある制御要求を行ないその範囲で自由に選択させる“弱い”制御という仕組みを新たに提案した．より具体的には,人間集団の弱い制御という新しい問題の数学的な定式化から，解決のための人間集団の意思決定を含む大規模複雑系の体系的なシステム設計論の構築，そして設計論の有用性に関する数学的な根拠付けまでをおこなった．弱い制御の基礎理論は雑誌論文に掲載しオープンアクセスとして広く公開している（[M.Inoue & V.Gupta, LCSS, 2019]）.
また,弱い制御理論の実現例として,地域レベルでのエネルギー管理システムの設計論に展開した.そして,需要家群の意思決定を管理システム全体の安定性と完全に分離できていることを数学的に証明し,数値シミュレーションにより有用性を示した.この成果については,国内雑誌論文と国際会議論文にて研究成果発表もおこなっている（[吉田,井上ら,システム制御情報学会論文誌,2019]や[K.Yoshida, M.Inoue et al, ECC, 2019]）.さらに，より広域での電力系統制御への応用展開も試みた.研究代表者らが開発した大規模電力系統シミュレータを仮想的な制御対象とみなし，需要の増減という人間集団の意思決定を含んだ電力系統の総需要制御をおこない,系統の周波数安定性を向上する問題に取り組んだ．この成果の一部も国際会議論文で発表済みである（[M.Arahata, M.Inoue et al, ECC,2019], [M.Arahata, M.Inoue et al, SICE Annual Conference, 2019]）.

キーワード ＦＡ制御工学

都市インフラHuman-in-the-loop（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -エネルギーシステム

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ“Weak” control for human-in-the-loop systems

著者名 ＧＡ

M.Inoue & V.Gupta

雑誌名 ＧＣIEEE Control Systems Letters

ページ ＧＦ440～445

発行年 ＧＥ

2

雑誌

巻号 ＧＤ

Vol.3, No.2

著者名 ＧＡ吉田,井上ら
275～283

雑誌名 ＧＣ

システム制御情報学会論文誌

発行年 ＧＥ

201

9巻号 ＧＤ

Vol.32, No.7

論文標題ＧＢ

Community energy management reflecting consumers preferences: Preference-independentcontrol system design

著者名 ＧＡ

K.Yoshida,
M.Inoue et al.

雑誌名 ＧＣ

Proceedings of the 2019 European Control Conference

ページ ＧＦ

1902～1907

発行年 ＧＥ

2雑019巻号 ＧＤなし

論文標題ＧＢ

Simultaneous design of power flow and controller to enhance damping performance ofpower systems

著者名 ＧＡ

M.Arahata,
M.Inoue et al.

雑誌名 ＧＣ

Proceedings of the 2019 European Control Conference

ページ ＧＦ

1884～1889

発行年 ＧＥ

2雑誌

9

需要家の嗜好を取り入れた地域エネルギー管理―最適化をループに含んだ制御系の解析と設計

ページ ＧＦ誌

1

論文標題ＧＢ
雑誌001

9巻号 ＧＤなし

論文標題ＧＢ

H2 optimal power flow design to enhance damping performance

著者名 ＧＡ

M.Arahata,M.InoueT.Sadamoto

雑誌名 ＧＣ

Proceedings of the SICE Annual Conference

ページ ＧＦ1056～1057

発行年 ＧＥ

2

雑誌

01

9巻号 ＧＤなし

欧文概要 ＥＺThis research project addresses a general control problem for city-infrastructure systems such astransportation, power, and energy network systems involving human decision making. A novel control
framework of "weakly" controlling the decision makers is proposed: the system administrator stably
manages the overall infrastructure system while allowing the decision makers their selfishly pursuingof their private utilities. The weak control problem is mathematically formulated, and a solution method
is presented based on feedback control theory. Then, it is shown that the overall system is stable andthat it is beneficial for the decision makers. Finally, the weak control is applied and extended tothe control problem of a community-level energy management system and to the stability enhancement in
the power flow network system. The results are summarized in the publications [M.Inoue & V.Gupta, LCSS,2019], [K.Yoshida, M.Inoue et al, Proc.ECC, 2019], [M.Arahata, M.Inoue et al, Proc.ECC,2019].

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