システム安全性を確保するための「制御バリア関数」の基礎と自律システム制御技術への応用 ~デモ付~ <オンラインセミナー>

~ 制御システムの安全性と制御バリア関数の基本的性質、モデル予測制御との比較と使い分け、移動体衝突回避やACC等を題材とした制御系設計とPythonによる実装例、車両・船舶・ドローンへの適用事例 ~

・制御バリア関数による安全性保証の基礎から制御系設計および実装事例への応用までを修得し、移動体自律制御および安全制御に応用するための講座

・制御バリア関数による安全性保証のメカニズムと制御系設計およびPython実装ノウハウを修得し、移動体システムの安全制御設計に応用するためのセミナー!

・制御バリア関数を用いることで、状況変化に応じたリアルタイムの障害物回避等が可能となり、事故リスクの低減に繋がります‌

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講師の言葉

 第1部では、基礎編として制御システムの安全性とは何か?という基本的な問題からスタートし、制御バリア関数を利用するメリット、現在までに多数提案されている様々な制御バリア関数を歴史とともに紹介します。つづいて、制御バリア関数を使ってシステムの安全性を保証するための理論的根拠を、用いる数学的ツールとともに紹介します。さらに、制御バリア関数を用いた安全フィルタやヒューマンアシスト設計法を紹介します。第1部の最後では、モデル予測制御との比較を行い、制御バリア関数を用いる手法との使い分けポイントについて議論します。

 第2部では、実践編として、モバイルロボット(移動体)の制御への具体的な応用例を実験の様子も含めて紹介します。まずは最も簡単な例である単一のモバイルロボットによる障害物回避制御問題を題材として、問題設定から制御系設計までの具体的な流れを紹介し、さらにPythonを用いた数値シミュレーション実践例を紹介します。つぎに、モバイルロボットの制御に限定しても様々な応用事例があることを紹介します。

 本講義を通じて、制御バリア関数を用いた安全性向上手法がいかに汎用的で制御系設計および実装が容易であるか、すなわち実用的であるかが伝われば幸いです。

セミナー詳細

開催日時
  • 2026年09月01日(火) 10:00 ~ 17:00
開催場所 オンラインセミナー
カテゴリー オンラインセミナー電気・機械・メカトロ・設備
受講対象者 ・安全性を考慮した制御手法に興味・関心のある技術者の方
・自律移動ロボット、ドローン、自動運転技術などに携わる技術者の方
・ロボットのヒューマンアシスト設計/制御における安全性と操作性の両立や向上を目指している方
・制御バリア関数を聞いたことがあり、具体的な内容を学びたい方
予備知識 ・微分積分に対する標準的知識
・制御工学に関する基礎知識
修得知識 ・制御バリア関数による安全性向上制御の仕組みと制御系設計の仕方
・群制御、貨物運搬制御、遠隔制御など様々な実装事例に基づくポイント
プログラム

(第1部)基礎編:制御バリア関数によるシステムの安全保証

1.システムの安全保証と制御バリア関数の特徴

  (1).制御システムにおける安全性の考え方と適用分野

    ・自律移動体、車両、船舶、無人システムなどに共通する安全要件

  (2).制御バリア関数の歴史と研究動向

  (3).制御バリア関数の基本的な使い方と制御手法としての位置づけ

  (4).モデル予測制御(MPC)との違いと使い分け

 

2.制御バリア関数の基礎理論と設計上の勘所

  (1).制御対象のモデル化と安全制約の記述方法

  (2).制御バリア関数の分類と特徴

  (3).制御バリア関数を用いた安全性保証の理論的枠組み

  (4).等式制約・不等式制約を用いる場合の設計時の考え方

    a.相対次数との関係

    b.実装時に留意すべき点

  (5).安全アシストフィルタとヒューマンアシスト制御

  (6).制御リヤプノフ関数-制御バリア関数(CLF-CBF)統合アプローチ

    ・安全性と制御性能の両立という観点からの設計方針

 

(第2部)実践編:移動体・車両・船舶システムへの応用

 3.移動体の衝突回避問題を題材とした制御系設計手法

  (1).単一移動体に対する衝突回避制御問題の設定と設計手順

  (2).Pythonを用いた数値シミュレーションによる動作確認

  (3).複数制約・動的制約を含む実システムを想定した設計例

    a.制御入力制限を考慮する際の設計上のポイント

    b.モデル誤差や外乱・ノイズに対するロバスト性を考慮する際の考え方

 

4.代表的応用事例に基づく設計・実装のポイント

  (1).アダプティブクルーズコントロール(ACC)を題材とした設計例

    a.相対次数が1より大きいシステムに対する制御バリア関数設計

    b.設計手順および制御則の考え方

  (2).車両群・船舶群・ドローン群に対する安全制御への応用

  (3).ドローンによる貨物運搬制御

  (4).ハプティクスデバイスを介したヒトによる遠隔操作支援

  (5).機械学習による環境学習を用いたデータ駆動型安全運用

    ・制御バリア関数との役割分担と併用の考え方

キーワード 制御バリア関数 CBF 制御システム 自律移動システム 安全制御 安全保証 群制御 分散制御 制御系設計 モデル予測制御 MPC 機械学習に基づく制御
タグ 安全ロボット自動車・輸送機制御
受講料 一般 (1名):49,500円(税込)
同時複数申込の場合(1名):44,000円(税込)
会場
オンラインセミナー
本セミナーは、Web会議システムを使用したオンラインセミナーとして開催します。
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営業時間 月~金:9:00~17:00 / 定休日:土日・祝日