In this paper, the history of Hayabusa project is summarized. The major objective of Hayabusamission is to verify and demonstrate technologies inevitable for future solar system exploration missions suchas sample return from asteroids and comets. Being propelled by ion engines, Hayabusa performed Earthswingby one year after its perfect launch in 2003, and approached its target, asteroid Itokawa in 2005. After twomonths rendezvous flight, Hayabusa landed twice on the surface of Itokawa. The spacecraft overcame severemalfunctions happened during its final take-off, and we expect it will return to Earth in 2010.

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The objective of this article is to encourage mainly researchers in the area of control theory to look out of their academic communities and make contributions to the public, society, and world. Control engineering can do many things for sustaining the earth and promoting the quality of life. The researchers should know their potential ability, that is, what they can do for innovations.

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山形大学工学部では活発な産学官連携が行われており、その内容は最近出版された著書1)でも大きく取り上げられている。その基盤は脈々と受け継がれてきたベンチャーマインドの伝統、東北第４位を誇る米沢市の工業出荷額、若手教員の自立等が考えられよう。今までの他に例を見ない特記事項とその分析、さらには最新の新たな動きも本講演の中で紹介させて頂く。

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Organic light-emitting devices (OLEDs) are expected to be the next generation flat panel displays and have been commercialized for mobile phones and car audios. In addition, the performance of white-light-emitting OLEDs have been steadily improved and, today, they are considered to be the light source of the next generation. In this talk, the recent development of high performance OLEDs will be discussed.

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プロセス産業においては、制御性能評価と制御系設計法との融合が強く望まれている。本稿では、過渡特性と定常特性の制御性能評価を連続的に取り扱いできるように、小脳演算モデルを用いたパフォーマンス・アダプティブＰＩＤ制御系の設計法について考察する。

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近年、非線形システムに対するPID制御に関して，出力フィードバックによる安定化可能であるためのOFEP(Output Feedback Exponentially Passive)条件のもと，適応PID制御系が設計できることが知られている．しかし，このOFEP条件は実システムにおいて大変厳しい制約となっている．そこで本報告ではOFEP条件を満足しないシステムに対し，並列フィードフォワード補償(PFC)および適応ニューラルネットワークによるフィードフォワード入力を併用した追従精度の高いロバストな2自由度適応PID制御系の構成法を提案する．

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我々は既に，滑らかなパラメータ射影動作を実現する高階調整則を用いることに よって，代理モデル制御則が常に成り立つモデル規範形適応制御系の構成法を提案した．しかし，観測雑音，システム外乱および次数・相対次数のミスマッチがある場合に は，制御系の安定性は保証されない．ここでは，前述の高階調整則をロバスト適応則に 修正した場合に，非理想状態における適応制御系をロバスト安定化するための十分条件を導出する．

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従来の乗り心地改善手法を用いて乗り心地が最良となる場所を移動させる場合，その都度コントローラを試行錯誤的に再設計する必要があり，膨大な時間が必要となる．この問題を解決するため，筆者らは，アクティブサスペンション制御法を提案した．しかし，提案手法には，一部の車両パラメータの正確な値が必要となるという問題があった．本稿ではこの問題を解決した新しい適応サスペンション制御法を提案する．

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生物の概日周期性と健康とは密接な関係があると考えられている。２４時間からずれた変異体の体内リズムを２４時間に制御することによって、癌の抑制、健康の維持・増進に繋がると考えられている。本研究では、適応フラットネス制御を用いて、これらの制御を行う。

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開発したERエラストマは，電界を印加することにより表面の粘着性が変化する特性（電気粘着効果）を持つ．本研究では，ERエラストマのブレーキ機構への応用を提案している．新たに多板ブレーキ構造を開発することによって，小型で，高いブレーキトルクを実現した．

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ER流体のマイクロデバイスへの応用として，ERバルブの完全閉鎖が可能な粒子分散系ER流体を作動流体とするマイクロアクチュエータを用いた点字表示システムの構築を検討している．ER流体の圧力流れモードにおける実験結果から構築したERバルブの設計指針を基にアクチュエータを製作し，点字表示システムとしての性能評価について報告する．

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直流高電圧を印加すると活発なジェット流が発生する電界共役流体（ECF）を用いたECFマイクロアクチュエータが提案されている．その構成要素である微細な針・リング形電極は，これまで機械加工部品の組み立てにより製作していたため，再現性の問題と製作できる形状の制限があった．本報ではこれらを解決するためにMEMS技術を用いて一体化した針・リング形電極を提案・試作し，高出力ECFマイクロアクチュエータの実現を図る．

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介護機器やパワーアシストなど人間と共存する環境で使用される小型機器やロボットには,柔らかさを持つアクチュエータが必要とされている.これらを駆動する空気圧などの流体型アクチュエータは柔らかさを有する半面,騒音・振動・システムの大型化という問題を抱えている.本研究では電気を直接流れへと変換するEHD現象に着目し,流体駆動による柔らかさを持ち,コンプレッサ等の周辺機器を必要としないポンプアクチュエータを開発した.

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短下肢装具(Ankle-Foot Orthosis :AFO)とは，脳卒中等の障害により足関節の制御が正常にできなくなった患者に対して適用される装具である．我々は，既報において小型・軽量なMR流体ブレーキを開発し，これを短下肢装具に搭載することによってインテリジェント制御が可能な制御型単下肢装具（I-AFO）を開発した．本報では，このI-AFOの立脚初期（Initial Contact）におけるダンピング制御を適切に行うことを目的として，立脚初期を事前に予測する方法に関して検討した．脳卒中片麻痺を想定として，健常者に片足にプラスチック製AFOを装着してもらい，このAFOを装着した足部がかかと接地する時刻を，反対側のかかと接地の時刻および膝角度最小時刻を元に予測する方法を提案した．提案手法を用いることにより，立脚の0.1秒前に0.02秒の誤差の範囲でかかと接地を予測することができた．

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ＭＲ流体と永久磁石を用いた、運動状態に応じて自動的に減衰特性が変化するダンパ（パッシブ式ＭＲダンパ）を提案した。本ダンパの試作機を製作し、加振試験によりその動的特性を検証した。その結果、本ダンパの減衰特性は変位依存性を持っており、小振幅時には線形な粘性ダンパのように振る舞い、振幅が大きい場合は非常に強い減衰力を発生させることが示された。

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MRコンポジットとはMR流体をスポンジなどの多孔質材料に含浸させたものであり，MR流体の強磁性体粒子の沈降を防ぐという点で優れているものである．本研究では基礎実験として，せん断モードにおけるMRコンポジットのレオロジー特性について検討している．また，応用としてMRコンポジットを用いた可変減衰力ダンパを開発し，その減衰特性についても実験的に評価・検討している．

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本研究では，熱CVD反応器内におけるKelvin力によって誘起される常磁性流体の磁気熱対流の過渡・定常特性を三次元数値シミュレーションによって検討した．そして，磁気熱対流の過渡・定常特性は勾配磁場に強く依存することなどを明らかにした．

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This lecture is concerned with a numerical study of the hole-tone　feedback problem, involving sound generation from a round jet impinging　on a plate with a hole of same diameter as the jet nozzle. The sound-generating flow is modelled by a discrete vortex method; the sound　generation is evaluated by the Powell-Howe theory of vortex sound　and the boundary element method.　The fundamental dynamics is studied in terms of an axi-symmetric model.　Following this, sound control by piezoelectric actuators placed around the inner circumference of the jet　mouth is studied in terms of a full three-dimensional model.

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　空気噴流が噴流軸と同軸の穴を持つ平板を通過する際に，噴流せん断層で発生した渦が穴のエッジ部に衝突し圧力波が発生する．この圧力波が上流側の噴流出口部のせん断層の不安定性を誘起し渦を放出する．このサイクルが繰り返されることで，自励発振現象が発生する．ここでは，平板に尾管（共鳴体）を取り付け，噴流出口部で正弦波による音響励起を行い，噴流せん断層の渦構造の制御による発振音や流動場への影響の観察を行った.

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高粘度液体中で円管型の針先から気体と放出する際に超音波を印加すると，径の均一なマイクロバブルが生成する現象を見出した．さらに針先への気体供給圧力（針内圧）を変化させることにより，針先で振動する気液界面の液体側への突出位置が変化し，振動界面から生成するマイクロバブル径も変化する．実験の結果，針内圧を変えることにより，生成するマイクロバブルの径を4～15μmの範囲で制御できることを明らかにした．

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連続型インクジェットプリンターでは、サテライトを伴わない均一な球形液滴の生成が求められている。われわれの研究グループは、(1) インク噴射ノズルで行う圧電素子による正弦波励起制御、(2) ノズルの形状およびストレート長に対する最適化、に関する実験研究と数値シミュレーションを行ってきた。これらの成果について報告する。

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非線形系に特有な「1/fゆらぎ」が非生物（物質）に於ては相転移時に伴うことを述べる.次に、生物系に於ける「1/f ゆらぎ」現象は精神・心理的な側面が投影された行動や行為の結果に表れることを示す．非生物と生物の中間的な物として自己駆動粒子の「1/fゆらぎ」について述べる．自己駆動粒子とは、例えば高速道路を走行中の自動車などが具体的な例であり、自己駆動機能を持つがその行動・動作が制限されるものを言う．自己駆動粒子モデルを磁性体の磁区挙動に適用し、磁性体が磁気飽和へ至る状態遷移時に「1/f ゆらぎ」現象 が生ずることを示す．同様に一様な層流からカルマン渦へ変化する状態遷移時に「1/f ゆらぎ」現象が生ずることを示す．

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我々は既に磁化特性を表現するプライザッハモデルが、未だセルラー・オートマトンの概念が提唱されて無いにも拘わらず、一種のセルラー・オートマトンモデルであることを示した。 本論文では、まず古典磁区理論に基づき磁性体の磁化過程を3領域、すなわち、可逆的磁壁移動、非可逆的磁壁移動、さらに磁化ベクトルの回転磁化領域へ分割した後、これらの3領域へプライザッハ型セルラー・オートマトンモデルを適用した。その結果、磁性体の磁化特性がセルラー・オートマトン型モデルで表現可能であることを示す。

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現代の多くの機械では、単に高性能が要求されるだけで無く、より洗練されたヒューマンインターフェイスを備えなければならない。このような意味で、現代の人間工学は取り扱い易さに加えて人間へ与える印象も考慮しなければならない。音響は人間の感性へ訴える最も効果的な信号である。このため、機械の動作に伴う音は極めて重要な設計因子である。 本論文は音楽中に含まれる1/f ゆらぎ周波数抽出に関して述べている。最小自乗法とフーリエ変換を用いて1/f ゆらぎ周波数成分が抽出される。その結果、音楽に於ける1/f ゆらぎ周波数成分は周波数領域で系統的に組み合わされていることが判明した。

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平行に設置した円管から流出する噴流に逆位相の脈動を付加し，円管設置間隔を種々，変化させて流れの可視化を行った．また，ＰＩＶ法を用いて速度計測を行い，得られた速度情報から速度分布および半値幅を求め，噴流の拡散を定量的に調べた．さらに，流れの構造を調べるため，ＬＩＦ法によって得られた可視化画像を用いてウェーブレット多重解像度解析を行い，２円管の設置間隔が噴流の構造の変化に及ぼす影響について調べた．

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噴流の拡散を促進させることを目的として，円形噴流の両側に逆位相の往復振動流を付加し，流れの可視化ならびにPIV解析を行った．また，レイノルズ数，および往復振動流の周期を種々変化させた．その結果，逆位相の往復振動流を付加すると，噴流が左右に振動し、噴流の拡散が促進されていくことが明らかとなった．

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消費動力と管内輸送速度を減少ため、デューン輸送管を備えた空気輸送システムを本研究で提案する。輸送管内にデューンを装着し、空気輸送システムの全圧損失と動力係数の変化を粉粒体の流動状態に関連させて研究した。輸送管は内径80mmのアクリルパイプから成り、全長は約5mである。被輸送物は平均粒径3.1mm、密度952kg/m3の球形ポリエチレンペレットを使用する。平均空気速度は8m/sから17m/sまで、粒子質量流量を0.22kg/sから0.42kg/sまでに設定した。結果は空気速度の低い領域ではデューン輸送管が従来の空気輸送より全圧損失を減少させることがわかった。デューン輸送管の空気輸送は粒子質量流量が高い場合、全圧損失の減少率が大きい。デューンは粒子供給部付近の管底に設置した場合、より消費エネルギーを節約することができた。粒子の流動状態の可視化からデューンによって粒子の堆積が少なくなったため、全圧損失が減少したことがわかった。

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自動車ドアミラーは車体に対して、突起物として設置されており、高速走行時には、ミラー後方は複雑な流れ場となる。その際に作用する空気抵抗の軽減が求められている。これまでの研究から、ミラー先端部と根元部から発生する剥離渦、特にミラー先端部から発生する高周波な剥離渦が空気抵抗に大きな影響を与えていることがわかっている。本研究では、ドアミラー先端部の形状を改良することによって、後方の剥離領域を制御し、その流れ場を風洞実験およびPIV（粒子画像流速計測法）によって定量的に評価する。

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流れの中に置かれた物体の抵抗は, 後流の構造に大きく関わっている. 本研究では, 円柱物体をベースとした複数の形状（円柱物体と円柱に平板翼を付加した物体）と, 流れ場に変化を与えるために加熱した場合についての可視化実験を行う. この結果から, 物体の後流構造の変化について考察する.

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アメンボ類は特性長さが１cm、特性体重が10 dyne の昆虫で、池や川、外洋の水面に生息している。アメンボの体重は、自由表面が湾曲して生じた表面張力によって支えられており、水をはじく左右の中足を漕ぐように動かして進む。これまでの研究からは、アメンボの流体力学的な推進力は、漕ぐ脚が発する半球状の渦と表面張力波によって、下にある流体に運動量を輸送していることが明らかになった。本研究の目的はアメンボが素早く足を動かす瞬間にアメンボと流体との運動量の交換を定量化することである。デジタル粒子画像計測法（ＤＰＩＶ）技術を用いて水の流れを可視化した。アメンボの脚の素早い瞬間の動きが水の運動量に与える影響を定量化し、その結果アメンボの推進効率を算出する。

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近年、診断装置の小型化により場所を問わない超音波診断が実現しつつあるが、その撮像手技の補助に関しては未解決である。そこで本研究は、画像処理により抽出した超音波画像中の心臓各部位の3次元位置を、プローブに装着した位置センサを用いて算出することで、その形状を表すCGを、患者体表を撮影したカメラ画像中に重畳表示するシステムを開発した。これにより、検者に対する基準断面撮像時の補助となることが示唆された。

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VR空間内を移動するためのインタフェースとして、歩行感覚提示装置がある。自然な歩行動作を再現できる高度な装置は、大型で複雑になる傾向がある。そこで本研究では、足踏みで歩行感が得られるデバイスを製作することで、装置を簡略化し、利便性を向上させることを目的とする。歩行にはローリングという足の動きが重要であることから、足踏みによってローリングができるデバイスを製作し、歩行感が得られるか検証を行う。

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触覚情報は，視覚・聴覚情報に次ぐ新たなマルチメディア情報としてその伝送・保存・人工的な再現技術の開発が求められている。この中で，著者らは世界に先駆けて実世界における触覚情報の鋭敏な再現に成功している。本研究では，オンラインで抽出した触覚情報を周波数解析し，周波数領域においてスケーリングして再現させるハプティックイコライザという新しい概念の提案を行う。提案手法の有効性をシミュレーションおよび実験により確認する。

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自動車走行時に発生する騒音は，カーナビ等の音声認識を低下させてしまうため，音声認識に優れたスピーカが必要とされている．これまで研究で圧電スピーカは騒音環境下でも音声認識に有効とされているが，今までのスピーカ構造では音声認識を向上させるための設計改良が容易ではない．そこで本研究では，設計を改良した圧電スピーカを用いて，音響特性と明瞭度との相関性を検討したので報告する．

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対象とするシステムが滑らかとは限らない最適制御問題を取り上げる．この最適制御問題を，必ずしも微分可能ではないという意味で，非可微分最適制御問題と呼ぶ．非可微分最適制御問題に対する数値解法アルゴリズムを提案する．そして提案アルゴリズムから得られる数値解は，存在するならば，非可微分最適制御問題の必要条件を満足することを示す．このとき，微分の拡張概念が必要となるためその概念についても考察する．

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The energy based control approach has been shown effective for designing and analyzing the control systems for underactuated systems with underactuation degree (the difference between the numbers of generalized coordinates and controlinputs) being one. For underactuated systems of underactuation degree greater than one, it is still an open and challenging problem to analyze the behavior of the resulting closed loop system governed by a controller designed by using the energy based control approach. In this study, we investigate an unsolved problem of how to analyze energy based swing-up control a double pendulum on a cart, which is an example of an underactuated system of underactuation two. We present an original analysis of the convergence of the energy of the cart-double pendulum system. We show that for all initial states of the cart-double pendulum system, if the convergent value of the energy is not equal to the energy at the up-up equilibrium point, then the cart-double pendulum remains at its up-down, down-up, and down-down equilibrium points. Moreover, we show that these three equilibrium points are unstable. This shows that for almost all initial states of the cart-double pendulum system, as time approaches infinity, the energy of the cart-double pendulum system can be controlled to its energy at the upright equilibrium point. This paper provides insight into the energy based control approach to underactuated systems of underactuation degree greater than one.

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著者らにより，1996年に提案された「外乱消去型制御系の構成法」の最近の拡張について報告する．まず，この構成法は非標準的なLQG問題として定式化できることを指摘し，この構成法に対して提案した非標準的なLTR手法の非最小位相形系への拡張にについて述べる．

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本研究では，非最小位相むだ時間系に対する安定化修正スミス予測器のパラメトリゼーションを提案し，得られたパラメトリゼーションを用いた修正スミス予測器の設計法を与える． これまで提案されたスミス予測器，修正スミス予測器の構造と制御特性から，修正スミス予測器の定義を与える． つぎに，安定・不安定な非最小位相むだ時間系に対する修正スミス予測器のパラメトリゼーションを与え，さらに，制御系の制御特性を検討する．

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LMIに基づく同定と制御の繰り返し設計法について検討する．ARXモデルなどに代表される，従来最小二乗法でシステムパラメータが求められるシステムの同定問題が，システムパラメータに関するLMIに帰着されることを示す．この結果を用いると，システム同定とコントローラ設計の繰り返し問題を同一のLMIの枠組みの中で考えることが可能になる．定式化される問題は依然として非凸最適化問題ではあるが，従来の同定・制御の繰り返し設計手法に比べて優位性がある．

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確率非線形システムの状態推定にKalman Filterを適用する場合は，元システムの線形化が必要になる．この線形化手法に関し，最近，統計的回帰線形化法が注目を浴びている． 本報告では，統計的回帰線形化に際しての非線形残存軽減のために，2次の統計的回帰線形化法を提案する． 数値実験例では，本手法が良好に作動することが示される．

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この論文はリハビリ・トレーニングシステムに用いるトラッキングタスクを実現するための新しい手法を提案する。開発するシステムは人間の発揮する力のばらつきを不確かさとして取り扱う人間ー機械系により定式化され、用いた制御則により大域収束性と安定性が保証される。トラッキングタスクを実現するために通常ではインピーダンス制御法がよく用いられているが、係数選択のは困難し入力遅延が長く時不安定に陥ってしまう等の問題がある。提案手法はモデル不確かさが存在する時にもよい追従性能を発揮することができる。最後にシミュレーションにより提案手法の有用性を示す。

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３次元の筋骨格モデルにCPGをコントローラとして付加し、歩行のシミュレーションに成功しているが、そのロバスト性は実際の人の方向と比較すると低い状態であった。そこで、人の筋骨格モデルの大きな自由度を主成分分析によって低次元化し、得られた低次元空間で基準軌道へ戻るようなフィードバック制御系を構成する方法を検討した。歩行中に様々な方向から、体に外力を与えるシミュレーションを実施したところ、ロバスト性が向上していることが確認された。

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入退室管理システムによって記録された入退室履歴データには、センサの誤検知や共連れにより、データの誤りや、欠損があるため、取得データの整合性がとれていない状況がしばしば発生する。本稿では、取得データ内の不整合箇所を特定し、管理区域内の部屋間の接続条件を満たすようにデータを整合化する手法を提案する。最後に、ケーススタディにより提案手法の有用性を示す。

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アクチュエータ異常とセンサ異常を非干渉化したFDIフィルタの設計を目的として，スライディングモードオブザーバと外乱オブザーバを併用した方法を提案する．提案方法によればアクチュエータ異常とセンサ異常を相互分離することができ，お互いの影響を受けずに異常推定値を得ることができることを示す．

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筆者らは、ニューラルネットワークを用いた鉛バッテリの充電率検出器を構築し、幅広い特性の違いに対応させるために電流‐電圧特性に基づいた複数構造化を行ってきた。これに際し、検出器は電流、電圧を入力とし、充電率を出力するため、電流、電圧‐充電率特性（充電率特性）に基づいて複数構造化を行うことで精度向上が期待できる。本稿では、充電率特性に基づく複数検出器構造を有する充電率検出手法を提案し、数値データにより有効性を検証した。

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我々はこれまで超音波検査ロボットを用いて,通常診断時と同様の心臓の断層像の取得に成功してきた.しかし腹部においては，体表面上をプローブがなぞるように走査するには様々な問題があった.そこで今回は, なぞり走査のためのハイブリッド制御系を構築し，その力制御パラメータに接触する部位の粘弾性特性を組み込むことによってなぞり走査に成功したので報告する．

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電動パワーステアリング（EPS）の機構部の粘性摩擦特性（粘性特性）の経年変化や温度変化による粘性特性の変化などによって，操作感性が変化する恐れがある．そこで、変化した粘性特性を同定し，コントローラの再チューニングが出来れば，操作感性の改善が可能と考える．本稿では，逐次最小二乗法に基づく粘性特性のオンライン同定法を提案し，EPSベンチ試験機に適用した結果，粘性特性の変化が同定できることを検証した．

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自動車のトルクデマンド技術実現のためには，エンジン出力トルクの計測または推定が必要となる．そこで，本研究では，高精度トルク推定を目指し，ピストン-クランクの非線形モデルを利用したエンジントルク推定法について検討する．また，この検討した方法を，小型模型用ディーゼルエンジンをベースに設計・製作した実験機器を用いて評価する．

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本研究では、肺腫瘍位置の呼吸性変動予測モデルを提案する。 肺腫瘍の位置は、放射線治療の照射中に，呼吸や心拍の影響を受けて常に変動する。 この変動を追跡照射するための装置には，最大で約1秒間の機械的な時間遅れがあり、 また，観測される肺腫瘍の位置情報には、インパルス状の観測ノイズが含まれる。 したがって、効果的な追跡照射のためには、肺腫瘍位置の1秒先予測と 観測ノイズの除去を適切に行うことが重要である。 本研究では、観測時系列の特徴を考慮した時変SARIMAモデルを設計し、 さらに、観測ノイズフィルターとしてカルマンフィルタを導入した。 提案手法の予測精度は計算機シミュレーションにより示す。

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状態推定にはセンサ出力が必要不可欠であるが，センサが故障した場合の異常値を用いると，正しい状態推定は行えない．一方，冗長にセンサを用意する方法も考えられるが，コストの面で不利である．そこで本発表では，故障している可能性のあるセンサをソフト的に判定し，ゲインの切替えによって状態推定を行う方法を提案する．

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