2026/03/10 更新

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ホシノ　ケンタ
星野　健太
HOSHINO KENTA
所属
情報理工学院 特任准教授
職名
特任准教授
外部リンク

学位

  • 博士（情報科学） （ 北海道大学 ）

研究分野

  • 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

学歴

  • 北海道大学   情報科学研究科   システム情報科学専攻

    2011年4月 - 2014年3月

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    国名： 日本国

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  • 北海道大学   情報科学研究科   システム情報科学専攻

    2009年4月 - 2011年3月

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    国名： 日本国

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  • 北海道大学   工学部   情報エレクトロニクス学科

    2005年4月 - 2009年3月

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    国名： 日本国

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経歴

  • デンソーアイティーラボラトリ   シニアリサーチャ

    2025年4月 - 現在

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  • 東京科学大学   情報理工学院   特任准教授

    2025年4月 - 現在

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  • University College London   Visiting Researcher

    2023年9月 - 2024年2月

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    国名：グレートブリテン・北アイルランド連合王国(英国)

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  • Georgia Institute of Technology   Visiting Scholar

    2023年2月 - 2023年9月

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    国名：アメリカ合衆国

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  • 京都大学   大学院情報学研究科   助教

    2019年4月 - 現在

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  • 青山学院大学 理工学部 電気電子工学科 助教

    2014年4月 - 2019年3月

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所属学協会

論文

  • Path integral control of partially observed systems via fully observable control approximations

    Kenta Hoshino, Hongzhe Yu, Takashi Tanaka, Yongxin Chen

    Systems & Control Letters   204   106185 - 106185   2025年10月

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

    DOI： 10.1016/j.sysconle.2025.106185

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  • Fault-Tolerant Control of a Quadrotor Based on a Nonlinear Model

    Kenta Hoshino, Toshiyuki Ohtsuka

    Advances in Industrial Control   135 - 149   2025年5月

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    掲載種別：論文集(書籍)内論文   出版者・発行元：Springer Nature Switzerland  

    DOI： 10.1007/978-3-031-76312-0_9

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  • Stabilization by Noise for Nonlinear Systems with Quantitative Stability Performances

    Yûki Nishimura, Kenta Hoshino

    IFAC-PapersOnLine   59 ( 19 )   216 - 220   2025年

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

    DOI： 10.1016/j.ifacol.2025.11.037

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  • Physics-Informed Representation and Learning: Control and Risk Quantification

    Zhuoyuan Wang, Reece Keller, Xiyu Deng, Kenta Hoshino, Takashi Tanaka, Yorie Nakahira

    Proceedings of the AAAI Conference on Artificial Intelligence   38 ( 19 )   21699 - 21707   2024年3月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Association for the Advancement of Artificial Intelligence (AAAI)  

    Optimal and safety-critical control are fundamental problems for stochastic systems, and are widely considered in real-world scenarios such as robotic manipulation and autonomous driving. In this paper, we consider the problem of efficiently finding optimal and safe control for high-dimensional systems. Specifically, we propose to use dimensionality reduction techniques from a comparison theorem for stochastic differential equations together with a generalizable physics-informed neural network to estimate the optimal value function and the safety probability of the system. The proposed framework results in substantial sample efficiency improvement compared to existing methods. We further develop an autoencoder-like neural network to automatically identify the low-dimensional features in the system to enhance the ease of design for system integration. We also provide experiments and quantitative analysis to validate the efficacy of the proposed method. Source code is available at https://github.com/jacobwang925/path-integral-PINN.

    DOI： 10.1609/aaai.v38i19.30169

    arXiv

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    その他リンク： https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/download/30169/32076

  • Control Barrier Functions for Stochastic Systems and Safety-Critical Control Designs

    Yûki Nishimura, Kenta Hoshino

    IEEE Transactions on Automatic Control   1 - 8   2024年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI： 10.1109/tac.2024.3415456

    arXiv

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  • Safety-Probability Analysis and Control for Stochastic Systems Based on Lyapunov Candidate Functions 査読

    Yuki Nishimura, Kenta Hoshino

    2023 62nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC)   4818 - 4823   2023年12月

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    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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  • Finite-horizon optimal control of continuous-time stochastic systems with terminal cost of Wasserstein distance 査読

    Kenta Hoshino

    2023 62nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC)   5819 - 5824   2023年12月

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    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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  • 非線形Receding Horizon微分ゲームによるマルチコプタの敵対的障害物回避 査読

    永田匠, 星野健太, 大塚敏之

    システム制御情報学会論文誌   36 ( 10 )   337 - 348   2023年10月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Stochastic stabilization and destabilization of ship maneuvering motion by multiplicative noise 査読

    Atsuo Maki, Kenta Hoshino, Leo Dostal, Yuuki Maruyama, Fuyuki Hane, Yasuo Yoshimura

    Journal of Marine Science and Technology   28 ( 3 )   704 - 718   2023年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    DOI： 10.1007/s00773-023-00951-8

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    その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1007/s00773-023-00951-8/fulltext.html

  • Scalable Long-Term Safety Certificate for Large-Scale Systems 査読

    Kenta Hoshino, Zhuoyuan Wang, Yorie Nakahira

    IEEE Control Systems Letters   7   1285 - 1290   2023年

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI： 10.1109/lcsys.2022.3233842

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  • Benchmarking Actor-Critic Deep Reinforcement Learning Algorithms for Robotics Control with Action Constraints 査読

    Kazumi Kasaura, Shuwa Miura, Tadashi Kozuno, Ryo Yonetani, Kenta Hoshino, Yohei Hosoe

    IEEE Robotics and Automation Letters   1 - 8   2023年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI： 10.1109/lra.2023.3284378

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  • On Estimate of Settling-Time Distributions of Finite-Time Stable Stochastic Systems

    Kenta Hoshino

    2022 IEEE 61st Conference on Decision and Control (CDC)   2022年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/cdc51059.2022.9992934

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  • Algebraic Approach to Global Finite-Time Stabilization of Multi-Input Polynomial Systems

    Yoshinari Takayama, Kenta Hoshino, Toshiyuki Ohtsuka

    2022 IEEE 61st Conference on Decision and Control (CDC)   2022年12月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/cdc51059.2022.9992595

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  • 確率制御バリア関数による制御設計について

    西村 悠樹, 星野 健太

    自動制御連合講演会講演論文集   65   497 - 500   2022年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：自動制御連合講演会  

    DOI： 10.11511/jacc.65.0_497

    CiNii Research

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  • Control Barrier Functions for Stochastic Systems With Quantitative Evaluation of Probability.

    Yûki Nishimura, Kenta Hoshino

    CoRR   abs/2209.08728   2022年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.48550/arXiv.2209.08728

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  • 次世代システム制御理論とは何か：序論

    西村 悠樹, 佐藤 訓志, 澤田 賢治, 大木 健太郎, 星野 健太, 佐藤 康之, 定本 知徳

    計測と制御   60 ( 5 )   381 - 384   2021年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 計測自動制御学会  

    DOI： 10.11499/sicejl.60.381

    CiNii Books

    CiNii Research

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    その他リンク： https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I031527324

  • Nonlinear model predictive control for hexacopter with failed rotors based on quaternions —simulations and hardware experiments—

    AOKI Yusuke, ASANO Yuta, HONDA Akihiko, MOTOOKA Norizumi, HOSHINO Kenta, OHTSUKA Toshiyuki

    Mechanical Engineering Journal   8 ( 5 )   21-00204 - 21-00204   2021年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：The Japan Society of Mechanical Engineers  

    This work applies real-time nonlinear model predictive control (NMPC) to fault-tolerant control problems of an unmanned aerial vehicle (UAV) with failed rotors. In the control problem, a hexacopter with up to three failed rotors out of the six available rotors is considered. The NMPC approach includes a quaternion-based nonlinear model of the hexacopter as well as constraints in the thrusts to consider the inherent nonlinearities of UAVs. The proposed method aims to achieve real-time optimization of the NMPC in the on-board computers without any linearization. We explore all possible scenarios in up to three rotor failures and demonstrate control designs in the NMPC for these scenarios. The simulation results indicate that by using the quaternion model, the position and attitude of a hexacopter can be controlled from a large inclined initial state with a non-zero angular velocity and falling velocity. Moreover, the results reveal that the quaternion model is superior to the Euler angle model in terms of the computation time. We also conduct hardware experiments using an actual hexacopter with a failed rotor to demonstrate the real-time NMPC optimization. The results of the simulations and hardware experiments demonstrate that the NMPC can deal with various operation conditions of a hexacopter in a unified manner, with only minor modifications in the performance index.

    DOI： 10.1299/mej.21-00204

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  • Probability Distribution Control of Finite-State Markov Chains with Wasserstein Costs and Application to Operation of Car-Sharing Services

    Kenta Hoshino, Kazunori Sakurama

    2021 60TH IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL (CDC)   6634 - 6639   2021年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/CDC45484.2021.9683738

    Web of Science

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  • Finite-Horizon Control of Nonlinear Discrete-Time Systems with Terminal Cost of Wasserstein Distance. 査読

    Kenta Hoshino

    Proceedings of the 59th IEEE Conference on Decision and Control   4268 - 4274   2020年12月

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/CDC42340.2020.9304390

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    その他リンク： https://dblp.uni-trier.de/db/conf/cdc/cdc2020.html#Hoshino20

  • Conditions of Almost Sure Boundedness and Practical Asymptotic Stability of Continuous-Time Stochastic Systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    IFAC PAPERSONLINE   53 ( 2 )   2261 - 2266   2020年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1016/j.ifacol.2020.12.013

    Web of Science

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  • Coverage Control in Moving Regions with Unmanned Aerial Vehicles

    Sora Nishigaki, Kenta Hoshino, Jun Yoneyama

    Proceedings of the 2019 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, SII 2019   301 - 306   2019年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI： 10.1109/SII.2019.8700356

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  • Convergence rates of stochastic homogeneous systems 査読

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura, Yuh Yamashita

    Systems & Control Letters   124   33 - 39   2019年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • On Stability Analysis of Non-Smooth Systems with Density Functions 査読

    Kenta Hoshino

    2019 12TH ASIAN CONTROL CONFERENCE (ASCC)   1265 - 1270   2019年

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    記述言語：英語   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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  • A Characterization of Finite-Time Stability With Density Functions 査読

    Kenta Hoshino

    2019 18TH EUROPEAN CONTROL CONFERENCE (ECC)   2608 - 2613   2019年

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    記述言語：英語   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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  • On Stochastic Finite-Time Stabilization with Continuous State-Feedback Controllers 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    IFAC PAPERSONLINE   52 ( 16 )   204 - 209   2019年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1016/j.ifacol.2019.11.779

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  • A non-smooth stochastic Lyapunov function and its relationship with viscosity solutions 査読

    Yûki Nishimura, Kenta Hoshino

    2017 Asian Control Conference, ASCC 2017   2018-   699 - 704   2018年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI： 10.1109/ASCC.2017.8287255

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  • Finite-time stability of state-dependent homogeneous systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    2017 Asian Control Conference, ASCC 2017   2018-   841 - 846   2018年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/ASCC.2017.8287280

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  • Strong Solutions of Stochastic Differential Equations in Finite-Time Stabilization 査読

    Hoshino Kenta, Nishimura Yuki

    IFAC PAPERSONLINE   51 ( 13 )   266 - 271   2018年

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  • 確率システムの有限時間安定性補償器 査読

    上原 理, 西村 悠樹, 星野 健太

    電子情報通信学会論文誌 A   J100A ( 8 )   303 - 308   2017年8月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：電子情報通信学会  

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  • Non-Fragile Dynamic Output Feedback Control Design for Fuzzy Stochastic Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    29 ( 12 )   552 - 558   2016年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.5687/iscie.29.552

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  • Output feedback stabilization of discrete-Time fuzzy systems 査読

    Fumihiro Sano, Kenta Hoshino, Jun Yoneyama

    2016 IEEE International Conference on Fuzzy Systems, FUZZ-IEEE 2016   2188 - 2192   2016年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI： 10.1109/FUZZ-IEEE.2016.7737964

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  • H∞ Non-Fragile Static Output Feedback Control Design 査読

    Masaki Omura, Kenta Hoshino, Jun Yoneyama

    Applied Mathematical Sciences   10 ( 55 )   2727 - 2738   2016年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：HIKARI Ltd  

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  • Global Asymptotic Stabilization of Nonlinear Deterministic Systems Using Wiener Processes 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura, Yuh Yamashita, Daisuke Tsubakino

    IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL   61 ( 8 )   2318 - 2323   2016年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1109/TAC.2015.2495622

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  • Design of Dynamic Output Feedback Laws Based on Sums of Squares of Polynomials 査読

    Kenta Hoshino, Daisuke Sonoda, Jun Yoneyama

    Systems and Control for Nonlinear Equations   319 - 336   2016年8月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：IN-TECH  

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  • A Novel Non-Fragile Output Feedback Controller Design for Uncertain Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON FUZZY SYSTEMS (FUZZ-IEEE)   2193 - 2198   2016年

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    記述言語：英語   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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  • Stability Analysis and Synthesis for Nonlinear Networked Control Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    IFAC PAPERSONLINE   49 ( 22 )   297 - 302   2016年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1016/j.ifacol.2016.10.413

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  • A New Approach to Non-Fragile Output Feedback Controller Design for Uncertain Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SYSTEMS, MAN, AND CYBERNETICS (SMC)   4798 - 4803   2016年

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    記述言語：英語   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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  • Stabilization of Artstein's circle by continuous stochastic feedback 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura, Yuh Yamashita, Jun Yoneyama

    Proceedings of 2015 IEEE Conference on Control Applications   257 - 261   2015年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/CCA.2015.7320638

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  • Static Output Feedback Control Design for Takagi-Sugeno Descriptor Fuzzy Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    2015 4TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFORMATICS, ELECTRONICS & VISION ICIEV 15   2015年

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    記述言語：英語   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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  • Non-Fragile Static Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Uncertain Systems with Application to Helicopter System 査読

    Jun Yoneyama, Masaki Omura, Kenta Hoshino

    IECON 2015 - 41ST ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY   3143 - 3147   2015年

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    記述言語：英語   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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  • Non-Fragile Static Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Uncertain Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    2015 10TH ASIAN CONTROL CONFERENCE (ASCC)   2015年

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    記述言語：英語   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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  • 離散時間高木・菅野ファジィシステムに対する動的出力フィードバック制御則の設計

    星野 健太, 米山 淳

    日本知能情報ファジィ学会 ファジィ システム シンポジウム 講演論文集   31   630 - 635   2015年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本知能情報ファジィ学会  

    本発表では，離散時間の高木・菅野ファジィシステムの漸近安定化を目的とした動的出力フィードバック制御則の設計法を示す．提案する設計法は，動的出力フィードバック制御則の設計条件を線形行列不等式として導出することによって制御則の設計を行うものである．条件の導出にあたって，システムのディスクリプタ表現を用いており，その結果として，導出されるLMI条件に隠れ変数が現れる．これによって，LMIに基づいた解法で問題となる保守性の緩和が期待できる．

    DOI： 10.14864/fss.31.0_630

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  • Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 査読

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    2014 JOINT 7TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFT COMPUTING AND INTELLIGENT SYSTEMS (SCIS) AND 15TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ADVANCED INTELLIGENT SYSTEMS (ISIS)   1170 - 1174   2014年

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    記述言語：英語   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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  • Homogeneous Stabilization of Driftless Input-Affine Systems Using Wiener Processes 査読

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita, Yuki Nishimura, Daisuke Tsubakino

    2014 IEEE 53RD ANNUAL CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL (CDC)   3167 - 3172   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/CDC.2014.7039878

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  • Stochastic extremum-seeking algorithm for one-dimensional and multivariate static systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita

    JCMSI : SICE journal of control, measurement, and system integration (SICE JCMSI)   6 ( 3 )   177-185 - 185   2013年5月

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    記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：The Society of Instrument and Control Engineers  

    The aim of this paper is to present a stochastic extremum-seeking algorithm for one-dimensional and multivariate optimization of static systems. Extremum-seeking algorithms estimate the optimum value of a function using perturbation signals. The authors propose three schemes (a basic scheme, an annealing parameter scheme, and a high-pass filter scheme) for the one-parameter problem and one scheme (a high-pass filter scheme) for the multivariate problem. These methods employ Wiener processes for the perturbation signals. In this paper, the proposed methods are shown to converge by means of a stability analysis of stochastic systems. The paper presents some numerical examples to demonstrate the effectiveness of the methods.

    DOI： 10.9746/jcmsi.6.177

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  • Constructive design method of stochastic continuous feedback laws for stabilization of deterministic nonlinear systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura, Yuh Yamashita, Daisuke Tsubakino

    2013 AMERICAN CONTROL CONFERENCE (ACC)   2013 Vol.8   6424 - 6429   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/ACC.2013.6580846

    Web of Science

    J-GLOBAL

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  • Stability and stabilization of homogeneous stochastic systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita, Yûki Nishimura, Daisuke Tsubakino

    Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control   1229 - 1234   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI： 10.1109/CDC.2013.6760050

    Scopus

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  • Stability and Stabilization of Homogeneous Stochastic Systems 査読

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita, Yuki Nishimura, Daisuke Tsubakino

    2013 IEEE 52ND ANNUAL CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL (CDC)   1229 - 1234   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/CDC.2013.6760050

    Web of Science

    Scopus

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    その他リンク： http://orcid.org/0000-0003-3665-8827

  • Novel Extremum Seeking Algorithm Using Wiener Process 査読

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita

    Proceedings of the 19th Mediterranean Conference on Control and Automation   886 - 891   2011年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/MED.2011.5983143

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  • A genetic algorithm for combinational optimization problems with uncertainties 査読

    Kenta Hoshino, Hajime Igarashi

    Proceedings of the IEEE International Symposium on Computer-Aided Control System Design   368 - 373   2010年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/CACSD.2010.5612689

    Scopus

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  • An Image Recognition Based on Neural Oscillator Network 査読

    Kenta Hoshino, Hajime Igarashi

    2010 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS IJCNN 2010   780 - 785   2010年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Web of Science

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MISC

  • Provably Efficient RL under Episode-Wise Safety in Constrained MDPs with Linear Function Approximation

    Toshinori Kitamura, Arnob Ghosh, Tadashi Kozuno, Wataru Kumagai, Kazumi Kasaura, Kenta Hoshino, Yohei Hosoe, Yutaka Matsuo

    2025年2月

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    掲載種別：記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）  

    We study the reinforcement learning (RL) problem in a constrained Markov
    decision process (CMDP), where an agent explores the environment to maximize
    the expected cumulative reward while satisfying a single constraint on the
    expected total utility value in every episode. While this problem is well
    understood in the tabular setting, theoretical results for function
    approximation remain scarce. This paper closes the gap by proposing an RL
    algorithm for linear CMDPs that achieves $\tilde{\mathcal{O } }(\sqrt{K})$ regret
    with an episode-wise zero-violation guarantee. Furthermore, our method is
    computationally efficient, scaling polynomially with problem-dependent
    parameters while remaining independent of the state space size. Our results
    significantly improve upon recent linear CMDP algorithms, which either violate
    the constraint or incur exponential computational costs.

    arXiv

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    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2502.10138v2

  • Nonlinear receding-horizon differential game for drone racing along a three-dimensional path

    Kijin Sung, Kenta Hoshino, Akihiko Honda, Takeya Shima, Toshiyuki Ohtsuka

    2025年2月

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    Drone racing involves high-speed navigation of three-dimensional paths,
    posing a substantial challenge in control engineering. This study presents a
    game-theoretic control framework, the nonlinear receding-horizon differential
    game (NRHDG), designed for competitive drone racing. NRHDG enhances robustness
    in adversarial settings by predicting and countering an opponent's worst-case
    behavior in real time. It extends standard nonlinear model predictive control
    (NMPC), which otherwise assumes a fixed opponent model. First, we develop a
    novel path-following formulation based on projection point dynamics,
    eliminating the need for costly distance minimization. Second, we propose a
    potential function that allows each drone to switch between overtaking and
    obstructing maneuvers based on real-time race situations. Third, we establish a
    new performance metric to evaluate NRHDG with NMPC under race scenarios.
    Simulation results demonstrate that NRHDG outperforms NMPC in terms of both
    overtaking efficiency and obstructing capabilities.

    arXiv

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    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2502.01044v1

  • Safety-Critical Control for Discrete-time Stochastic Systems with Flexible Safe Bounds using Affine and Quadratic Control Barrier Functions

    Sotaro Fushimi, Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    2025年1月

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    掲載種別：記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）  

    This paper presents a safe controller synthesis of discrete-time stochastic
    systems using Control Barrier Functions (CBFs). The proposed condition allows
    the design of a safe controller synthesis that ensures system safety while
    avoiding the conservative bounds of safe probabilities. In particular, this
    study focuses on the design of CBFs that provide flexibility in the choice of
    functions to obtain tighter bounds on the safe probabilities. Numerical
    examples demonstrate the effectiveness of the approach.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2501.09324v1

  • Near-Optimal Policy Identification in Robust Constrained Markov Decision Processes via Epigraph Form

    Toshinori Kitamura, Tadashi Kozuno, Wataru Kumagai, Kenta Hoshino, Yohei Hosoe, Kazumi Kasaura, Masashi Hamaya, Paavo Parmas, Yutaka Matsuo

    2024年8月

    　詳細を見る

    掲載種別：記事・総説・解説・論説等（国際会議プロシーディングズ）  

    Designing a safe policy for uncertain environments is crucial in real-world
    control systems. However, this challenge remains inadequately addressed within
    the Markov decision process (MDP) framework. This paper presents the first
    algorithm guaranteed to identify a near-optimal policy in a robust constrained
    MDP (RCMDP), where an optimal policy minimizes cumulative cost while satisfying
    constraints in the worst-case scenario across a set of environments. We first
    prove that the conventional policy gradient approach to the Lagrangian max-min
    formulation can become trapped in suboptimal solutions. This occurs when its
    inner minimization encounters a sum of conflicting gradients from the objective
    and constraint functions. To address this, we leverage the epigraph form of the
    RCMDP problem, which resolves the conflict by selecting a single gradient from
    either the objective or the constraints. Building on the epigraph form, we
    propose a bisection search algorithm with a policy gradient subroutine and
    prove that it identifies an $\varepsilon$-optimal policy in an RCMDP with
    $\tilde{\mathcal{O } }(\varepsilon^{-4})$ robust policy evaluations.

    arXiv

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    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2408.16286v4

  • The 62nd IEEE Conference on Decision and Controlに参加して

    星野健太

    システム／制御／情報   68 ( 6 )   2024年6月

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    記述言語：日本語   掲載種別：会議報告等  

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  • 制御工学と最適輸送によるワンウェイ型カーシェアリングの再配置問題へのアプローチ 査読

    星野 健太, 櫻間 一徳

    計測と制御   63 ( 6 )   2024年6月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • System-Control-Based Approach to Car-Sharing Systems

    Kazunori Sakurama, Kenji Kashima, Takuya Ikeda, Naoki Hayashi, Kenta Hoshino, Masaki Ogura, Chengyan Zhao

    Advanced Mathematical Science for Mobility Society   127 - 171   2024年3月

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    出版者・発行元：Springer Nature Singapore  

    Abstract

    In recent years, car-sharing services have become a form of mobility-as-a-service (MaaS). These services and their demand are likely to increase owing to their high convenience to users. Nevertheless, the current one-way car-sharing service raises significant challenges to the operator, the most pertinent of which is the uneven distribution of vehicles. A straightforward solution for this problem is the relocation or rebalancing of vehicles by the operator; however, reducing the labor cost of vehicle relocation is a difficult optimization problem, which has attracted considerable research attention. The present study addresses this issue by applying system control approaches, including dynamic pricing, to common decentralized policy, sparse optimal control, a consensus-based primal-dual method with event-triggered communication, optimal control of probability distribution, and a DC program. This chapter reports on the study illustrating that system control approaches are promising for mobility innovation.

    DOI： 10.1007/978-981-99-9772-5_8

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  • Wasserstein 距離を用いた確率分布の最適制御とワンウェイ型カーシェアリングへの応用

    星野健太

    システム／制御／情報   67 ( 10 )   421 - 426   2023年10月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • [アイ・サイ問答教室] 最適輸送問題・Wasserstein距離って何？

    星野 健太

    システム／制御／情報   67 ( 5 )   202 - 203   2023年5月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）  

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  • 非線形制御手法のドローンへの応用 : 安定化制御・モデル予測制御によるアプローチ

    星野 健太, 大塚 敏之

    計測技術 / 計測技術編集委員会 編   50 ( 11 )   29 - 34   2022年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本工業出版  

    CiNii Books

    CiNii Research

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  • 非線形安定化制御のドローンへの展開 査読

    星野 健太

    計測と制御   61 ( 2 )   121 - 126   2022年2月

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    記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）   出版者・発行元：公益社団法人 計測自動制御学会  

    DOI： 10.11499/sicejl.61.121

    CiNii Books

    CiNii Research

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  • 滑らかでない確率リャプノフ関数による確率漸近安定条件の緩和

    西村 悠樹, 星野 健太

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   62   4p   2018年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：システム制御情報学会  

    CiNii Books

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  • 粘性優解と非滑確率リャプノフ関数の関連付け

    西村 悠樹, 星野 健太

    自動制御連合講演会講演論文集   61 ( 0 )   750 - 753   2018年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：自動制御連合講演会  

    DOI： 10.11511/jacc.61.0_750

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  • 確率システムの有限時間安定性と有限時間整定への応用

    星野 健太, 西村 悠樹

    自動制御連合講演会講演論文集   60 ( 0 )   799 - 803   2017年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：自動制御連合講演会  

    DOI： 10.11511/jacc.60.0_799

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  • 状態依存同次システムの有限時間安定性条件

    星野 健太, 西村 悠樹

    自動制御連合講演会講演論文集   60 ( 0 )   658 - 661   2017年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：自動制御連合講演会  

    DOI： 10.11511/jacc.60.0_658

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  • バックステッピングによる非線形確率システムの同次制御則設計

    星野健太, 西村悠樹, 米山淳

    計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム(CD-ROM)   4th   2017年

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  • むだ時間システムに対する安定性解析

    鈴木 拓斗, 星野 健太, 米山 淳

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   60   4p   2016年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：システム制御情報学会  

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  • 離散時間ファジィシステムに対するコスト保証付き動的出力フィードバック制御系設計

    佐野 史宗, 星野 健太, 米山 淳

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集   60   4p   2016年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：システム制御情報学会  

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  • 確率同次システムの安定性と同次制御則設計

    星野 健太, 西村 悠樹, 米山 淳

    自動制御連合講演会講演論文集   59 ( 0 )   69 - 74   2016年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：自動制御連合講演会  

    <p>非線形制御理論では，同次システムが指数安定性，有限時間安定性などの漸近安定性を示すことが知られている．本発表では確率同次システムについて収束率を考慮した安定性を議論し，それらの安定性の条件を確率リアプノフ安定論に基づいて示す．さらに，確率同次システムに対する同次制御則の設計法を示し，収束率を保証した漸近安定化が可能となることを示す．</p>

    DOI： 10.11511/jacc.59.0_69

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  • C212 リアプノフ型安定解析によるExtremum Seekingの収束性解析(OS9 非線形制御理論とその応用2)

    中村 準貴, 星野 健太, 米山 淳

    「運動と振動の制御」シンポジウム講演論文集   2015 ( 14 )   396 - 399   2015年6月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

    In this paper, we show a convergence analysis of extremum seeking control, which is a real-time optimization method for adaptive control, for static systems based on Lyapunov-like analysis. The scheme shown in this paper incorporates an additional element into a conventional extremum seeking scheme, and this enables to guarantee the global convergence of a parameter to an optimal value under some conditions. In this paper, we show conditions of parameters in the extremum seeking to guarantee the global convergence. A numerical result is also shown in this paper.

    CiNii Books

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  • 非線形アフィンシステムの確率制御Lyapunov関数を用いた時不変連続な漸近安定化フィードバック制御則の設計法

    星野健太, 西村悠樹, 山下裕, 椿野大輔

    計測自動制御学会制御部門大会(CD-ROM)   12th   2012年

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  • 大域的漸近安定化のための確率的フィードバック制御則の逆最適性

    星野健太, 西村悠樹, 山下裕

    制御理論シンポジウム資料   41st   2012年

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講演・口頭発表等

  • Finite-Horizon Optimal Control for Steering Probability Distributions with Wasserstein Distance

    Kenta Hoshino

    Seminar at The University of Texas at Austin  2023年8月 

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    開催年月日： 2023年8月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Finite-Horizon Optimal Control for Steering Probability Distributions with Wasserstein Distance

    Kenta Hoshino

    Seminar at Carnegie Mellon University  2023年8月 

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    開催年月日： 2023年8月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 制御工学における最適輸送

    星野健太

    慶應義塾大学 井上研セミナー  2023年7月 

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    開催年月日： 2023年7月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Finite-Horizon Optimal Control for Steering Probability Distributions with Wasserstein Distance

    大阪大学 数理・データ科学セミナー 金融・保険セミナーシリーズ  2022年11月 

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    開催年月日： 2022年11月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 確率制御における分布の制御と深層学習 ―制御理論から見た深層学習―

    星野健太

    慶應義塾大学 足立研セミナー  2022年9月 

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    開催年月日： 2022年9月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 確率制御における分布の制御と深層学習

    星野健太

    2022年度 電気学会北海道支部 講演会 「約半日で制御の基礎と先端を理解したつもりになる」  2022年7月 

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    開催年月日： 2022年7月

    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • 不確かさを含むファジィシステムにおけるnon-fragile出力フィードバックコスト保証制御則設計

    林健太, 星野健太, 米山淳

    平成26年 電気学会 電子・情報・システム部門大会  2014年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 不確かさを含むシステムに対するNon-Fragile出力フィードバック制御系設計

    松井義幸, 星野健太, 米山淳

    平成26年 電気学会 電子・情報・システム部門大会  2014年9月 

    　詳細を見る

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 移動ロボットに対する漸近安定化手法の駐車問題への応用

    高橋佑司, 星野健太, 米山淳

    第49回計測自動制御学会北海道支部学術講演会  2017年2月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ポテンシャル関数と軌道追従制御によるクアッドコプターの障害物回避制御

    三阪浩祐, 星野健太, 米山淳

    第49回計測自動制御学会北海道支部学術講演会  2017年2月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 予測制御理論を利用したサンプル値システム制御設計

    内田諒, 星野健太, 米山淳

    第59回自動制御連合講演会  2016年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • むだ時間システムに対する安定化コントローラ設計

    鈴木拓斗, 星野健太, 米山淳

    第59回自動制御連合講演会  2016年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • バックステッピングによる非線形確率システムの同次制御則設計

    星野健太, 西村悠樹, 米山淳

    第4回制御部門マルチシンポジウム  2017年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 非線形最適制御理論に基づいた再帰型ニューラルネットワークの学習

    木村海太, 星野健太, 米山淳

    第4回制御部門マルチシンポジウム  2017年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • サンプリングを考慮したモデル予測制御系設計

    成島慧, 星野健太, 米山淳

    第4回制御部門マルチシンポジウム  2017年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ノイズを用いた非線形システムの大域的漸近安定化について

    The Fourth Workshop on Mathematics in Control Applications and Nonlinear Systems  2012年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • 非線形アフィンシステムの確率制御Lyapunov関数を用いた時不変連続な漸近安定化フィードバック制御則の設計法

    星野健太, 西村悠樹, 山下裕, 椿野大輔

    第12回制御部門大会  2012年3月 

    　詳細を見る

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Novel Extremum Seeking Algorithm Using Wiener Process 国際会議

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita

    The 19th Mediterranean Conference of Control and Automation  2011年6月 

    　詳細を見る

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • A genetic algorithm for combinational optimization problems with uncertainties 国際会議

    Kenta Hoshino, Hajime Igarashi

    2010 IEEE Multi-Conference on Systems and Control  2010年9月 

    　詳細を見る

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • むだ時間システムに対する出力フィードバック制御

    田村健一, 星野健太, 米山淳

    平成26年 電気学会 電子・情報・システム部門大会  2014年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 確率同次システムの安定性と同次制御則設計

    星野健太, 西村悠樹, 米山淳

    第59回自動制御連合講演会  2016年11月 

    　詳細を見る

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Stability and Stabilization of Homogeneous Stochastic Systems 国際会議

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita, Yûki Nishimura, Daisuke Tsubakino

    The 52nd Conference on Decision and Control  2013年12月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • A New Approach to Non-Fragile Output Feedback Controller Design for Uncertain Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 2016 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics  2016年10月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Constructive design method of stochastic continuous feedback laws for stabilization of deterministic nonlinear systems 国際会議

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura, Yuh Yamashita, Daisuke Tsubakino

    The 2013 American Control Conference  2013年6月 

    　詳細を見る

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Stability Analysis of Nonlinear Time-Delay Systems Via Fuzzy System Approach 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    SICE Annual Conference 2016  2016年9月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 大域的漸近安定化のための確率的フィードバック制御則の逆最適性，第41回制御理論シンポジウム

    星野健太, 西村悠樹, 山下裕

    第41回制御理論シンポジウム  2012年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Conditions of almost sure boundedness and practical asymptotic stability of continuous-time stochastic systems

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    IFAC World Congress 2020  2020年7月 

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  • On stochastic finite-time stabilization with continuous state-feedback controllers

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    the 11th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems (NOLCOS)  2019年9月 

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  • Finite horizon control of discrete-time nonlinear systems with terminal cost of Wasserstein distance

    Kenta Hoshino

    the 59th IEEE Conference on Decision and Control,  2020年12月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • On stability analysis of non-smooth systems with density functions

    The 12th Asian Control Conference (ASCC)  2019年6月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Strong Solutions of Stochastic Differential Equations in Finite-Time Stabilization 国際会議

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura

    Second Conference on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems (IFAC MICNON 2018)  2018年6月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：メキシコ  

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  • 領域の移動を考慮した被覆制御

    西垣空, 星野健太, 米山淳

    2018年 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会  2018年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 移動ロボット動力学モデルに対する到達時間を考慮した駐車手法

    加藤崚圭, 星野健太, 米山淳

    2018年 電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会  2018年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • A characterization of finite-time stability with density functions

    Kenta Hoshino

    The 18th European Control Conference (ECC)  2019年6月 

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  • 同次フィードバック制御則によるArtstein circleの漸近安定化

    米山淳

    第58回自動制御連合講演会  2015年11月 

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    記述言語：日本語  

    開催地：神戸大学  

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  • 確率システムの有限時間整定制御における強い解の存在性

    星野健太, 西村悠樹

    第５回 制御部門マルチシンポジウム  2018年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京  

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  • 二乗和による動的出力フィードバック制御則設計

    薗田大輔, 米山淳

    第58回自動制御連合講演会  2015年11月 

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    記述言語：日本語  

    開催地：神戸大学  

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  • Stabilization of Artstein's Circle by Continuous Stochastic Feedback 国際会議

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura, Yuh Yamashita, Jun Yoneyama

    2015 IEEE Multi-Conference on System and Control  2015年9月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Sydney, Australia  

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  • 離散時間高木・菅野ファジィシステムに対する動的出力フィードバック制御則の設計

    星野健太, 米山淳

    第31回ファジィシステムシンポジウム  2015年9月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：電気通信大学  

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  • 滑らかでない確率リャプノフ関数による確率漸近安定条件の緩和

    西村 悠樹, 星野 健太

    第62回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’18)  2018年5月  システム制御情報学会

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：京都  

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  • システム制御から見た確率論

    星野健太

    第62回システム制御情報学会研究発表講演会 (SCI’18)  2018年5月  システム制御情報学会

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：京都  

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  • 一般化ファジィシステムを用いた制御系設計

    米山淳, 星野健太

    第48回計測自動制御学会北海道支部学術講演会  2016年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：札幌市  

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  • 車両型ロボットの極座標表現に基づいた障害物回避

    風間真瑳人, 米山淳

    2018 年 電子情報通信学会総合大会  2018年3月  電子情報通信学会

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京  

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  • Non-Fragile Control for Fuzzy Stochastic Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 47th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications  2015年12月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Honolulu, USA  

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  • カーネル法によるブロックチェーンの難易度決定手法の検討

    永野 謙信, 米山 淳

    2018 年 電子情報通信学会総合大会  2018年3月  電子情報通信学会

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京  

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  • Static Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 14th International Conference on Intelligent Systems Design and Applications  2014年11月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Okinawa, Japan  

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  • 多指ロボットハンドによる物体の計測誤差を考慮した物体把持

    小沼駿, 星野健太, 米山淳

    計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会2017  2017年11月  計測自動制御学会

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

    開催地：静岡県浜松市  

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  • BMI問題解法を用いたファジィシステムに対する H∞ 動的出力フィードバック制御則設計

    小坂俊太郎, 星野健太, 米山淳

    計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会2017  2017年11月  計測自動制御学会

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    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

    開催地：静岡県浜松市  

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  • On design of homogeneous feedback controllers for finite-time stabilization of stochastic systems

    Kenta Hoshino, Yuki Nishimura

    50th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and its Applications  2018年 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Finite-Time Stability of State-Dependent Homogeneous Systems 国際会議

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura

    The 2017 Asian Control Conference  2017年12月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 高木・菅野ファジィシステムに対する静的安定化出力フィードバックコントローラーの設計

    芳賀建太, 星野健太, 米山淳

    第2回制御部門マルチシンポジウム  2015年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京電機大学 東京千住キャンパス  

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  • 不確かさを含むシステムに対するNon-Fragile出力フィードバック制御則の設計

    大村真樹, 米山淳, 星野健太

    第2回制御部門マルチシンポジウム  2015年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京電機大学 東京千住キャンパス  

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  • Homogeneous Stabilization of Driftless Input-Affine Systems Using Wiener Processes 国際会議

    Kenta Hoshino, Yuh Yamashita, Yûki Nishimura, Daisuke Tsubakino

    The 53rd IEEE Conference on Decision and Control  2014年12月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems(SCIS & SISIS 2014)  2014年12月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Kita-Kyushu, Japan  

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  • 確率システムの有限時間安定性と有限時間整定への応用

    星野健太, 西村悠樹

    第60回自動制御連合講演会  2017年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Static Output Feedback Control Design for Takagi-Sugeno Fuzzy Descriptor Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 4th International Conference on Informatics, Electronics and Vision  2015年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Kita-Kyushu  

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  • 状態依存同次システムの有限時間安定性条件

    星野健太, 西村悠樹

    第60回自動制御連合講演会  2017年11月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：電気通信大学  

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  • Non-Fragile Static Output Feedback Control Design with Guaranteed Cost of Takagi-Sugeno Fuzzy Descriptor Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 10th Asian Control Conference  2015年6月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Kota Kinabaru, Malaysia  

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  • 確率ノイズによる⾮線形システムの制御

    真なるダイナミクスの追求によるシステム制御理論の躍進を⽬指すシンポジウム  2017年10月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Design of Output Feedback Controllers for Discrete Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    International Conference on Applied System Innovation  2015年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Osaka  

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  • BMI問題解法に基づいたファジィシステムに対する静的出力フィードバック制御則設計

    小坂俊太郎, 星野健太, 米山淳

    第43回ファジィ・ワークショップ  2017年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • リアプノフ型安定解析によるExtremum Seekingの収束性解析

    中村隼貴, 星野健太, 米山淳

    第14回「運動と振動の制御」シンポジウム(MoViC 2015)  2015年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：栃木県総合文化センター  

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  • A Non-Smooth Stochastic Lyapunov Function and Its Relationship With Viscosity Solutions 国際会議

    Yûki Nishimura, Kenta Hoshino

    The 2017 Asian Control Conference  2017年12月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • On Stability of State-Dependent Homogeneous Systems 国際会議

    Kenta Hoshino

    The 2017 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA)  2017年12月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 出力フィードバック制御則の二乗和を用いた設計

    薗田大輔, 星野健太, 米山淳

    平成27年電気学会電子・情報・システム部門大会  2015年8月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：長崎大学文教キャンパス  

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  • 不確かさを考慮したコスト保証Non-Fragile出力フィードバック制御則の設計

    大村真樹, 星野健太, 米山淳

    平成27年電気学会電子・情報・システム部門大会  2015年8月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：長崎大学文教キャンパス  

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  • A Novel Non-Fragile Output Feedback Controller Design for Uncertain Takagi-Sugeno Fuzzy Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    IEEE International Conference on Fuzzy Systems  2016年7月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Vancouver, Canada  

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  • 同次フィードバック制御則による対称アファインシステムの有限時間安定化

    星野健太, 米山淳

    第3回制御部門マルチシンポジウム  2016年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：南山大学  

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  • Extremum Seekingのリアプノフ型安定解析

    中村隼貴, 星野健太, 米山淳

    第3回制御部門マルチシンポジウム  2016年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：南山大学  

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  • 高木・菅野ファジィシステムに対するコスト保証出力フィードバック制御則設計

    芳賀建太, 星野健太, 米山淳

    平成27年電気学会電子・情報・システム部門大会  2015年8月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：長崎大学文教キャンパス  

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  • Generalized Takagi-Sugeno Fuzzy Model Based Control Design 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    International Conference on Electrical Engineering 2016  2016年7月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：Naha, Okinawa, Japan  

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  • 離散時間ファジィシステムに対するコスト保証付き動的出力フィードバック制御系設計

    佐野史宗, 星野健太, 米山淳

    第60回システム制御情報学会研究発表講演会  2016年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：京都  

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  • むだ時間システムに対する安定性解析

    鈴木拓斗, 星野健太, 米山淳

    第60回システム制御情報学会研究発表講演会  2016年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：京都  

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  • 未知の前件部変数を持つ離散時間ファジィシステムに対する動的出力フィードバック制御系設計

    佐野史宗, 星野健太, 米山淳

    第42回ファジィ・ワークショップ  2016年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：東京  

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  • An image recognition based on neural oscillator network 国際会議

    Kenta Hoshino, Hajime Igarashi

    The 2010 International Joint Conference on Neural Networks  2010年7月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Stability Analysis and Synthesis for Nonlinear Networked Systems 国際会議

    Jun Yoneyama, Kenta Hoshino

    The 6th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Netowrked Systems  2016年9月 

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    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

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  • Homogeneous Feedback Laws for Driftless Input-Affine Systems with Tunable Convergence Rates 国際会議

    Kenta Hoshino, Yûki Nishimura, Jun Yoneyama

    SICE Annual Conference 2016  2016年9月 

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    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • Output Feedback Stabilization of Discrete-Time Fuzzy Systems 国際会議

    Fumihiro Sano, Kenta Hoshino, Jun Yoneyama

    IEEE International Conference on Fuzzy Systems  2016年7月 

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    記述言語：日本語  

    開催地：Vancouver, Canada  

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受賞

  • 日本船舶海洋工学会賞（論文賞）, 日本造船工業会賞

    2024年5月   日本船舶海洋工学会   Stochastic stabilization and destabilization of ship maneuvering motion by multiplicative noise

    牧 敦生, 星野 健太, Leo Dostal, 丸山 湧生, 羽根 冬希, 芳村 康男

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  • 計測自動制御学会 制御部門 部門奨励賞（基礎分野）

    2022年3月   計測自動制御学会   最適輸送理論に基づいた制御手法のカーシェアリングシステムへの応用

    星野健太

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  • SICE International Young Authors Award

    2020年   計測自動制御学会   Finite-Horizon Control of Nonlinear Discrete-Time Systems with Terminal Cost of Wasserstein Distance

    星野健太

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 確率測度の空間上の動的システムの可到達性の解析と深層学習への応用

    2021年10月 - 2024年3月

    国立研究開発法人科学技術振興機構  ACT-X 

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  • 高度複雑信号で駆動する次世代システム制御理論の構築

    研究課題/領域番号：20H02171  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    西村 悠樹, 佐藤 訓志, 中村 文一, 星野 健太

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    配分額：17680000円 （ 直接経費：13600000円 、 間接経費：4080000円 ）

    政府の「未来投資戦略2018」で求められている次世代モビリティや航空宇宙産業の理論的支柱であるシステム制御理論において，システムが持つ非線形性・不規則性・不連続性・高周波振動性等の複雑な性質を解析し制御設計に役立てる必要がある。本研究課題では，これら複雑な性質を高度複雑信号（ラフ信号）と捉え，その統一表現である非線形ラフシステムに基づく制御理論を提唱する。また，当該理論を電気系・ドローン・宇宙機の制御問題などに応用する。
    2021年度は2年目であったが，初年度に引き続き本研究課題の根幹部分について理論構築するとともに，実験環境を整備した。具体的には以下を実施した。
    理論面では，スライディングモード制御のように不連続特性を持つシステムのラフシステム化を開始するため、確率安定論的側面からの解析を引き続き実施した。また，非線形確率システムにおける安定論の再整理を伴うラフシステムへの本格的な拡張のため，非平滑確率リャプノフ関数や確率有限時間安定性・確率有界性についての考察を続けた。
    応用面では，電動車椅子の実験環境整備と制御のための既存結果の追実験を実施してラフ制御への糸口を探ったほか，超音波モータのラフ制御化のための有限時間整定制御を確率論をベースに検討し，サーボ制御実験を行った。そのほか，ラフ制御をするために有用と考えられる応用研究として，非線形制御理論に基づくロボットアームの衝突回避制御や船舶の軌道追従制御，非線形確率制御理論に基づくクアッドコプタの最適姿勢制御や宇宙機の姿勢制御などについて引き続き検討を続けた。

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  • 確率分布のダイナミクスに基づいた確率制御手法の高度化

    研究課題/領域番号：18K13779  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    星野 健太

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    配分額：3510000円 （ 直接経費：2700000円 、 間接経費：810000円 ）

    本研究は，制御理論に基づき，確率システムが持つ分布のダイナミクスの性質を明らかにすることを目的としている．その背景には，確定的な場合とは異なり，確率的な動的システムにはその確率的な不確かさを解析したり，制御したりするための手法が十分には開発されていないことがある．このような目的のもと，本年度は以下のような研究を行った．
    一つ目の成果としては，確率システムの確率分布の時間変化について，所望の挙動を可能な限り実現する制御手法を確立したことである．具体的には，最適輸送理論に基づいた制御手法や，Wasserstein距離と呼ばれる確率分布間の距離を考えた最適制御問題の定式化と最適性条件を示した．さらに，後者については数値計算手法も示した．これにより，ガウス分布などの基本的な分布を仮定する標準的な問題設定よりも多様なクラスの確率分布を考慮した制御ができるようになる．また，得られた制御手法と機械学習のある手法との関連性を見出すことができ，応用につながる成果が得られた．
    また，もう一つの成果としては，漸近安定性，漸近安定化問題に関する結果が挙げられる．確率有限時間整定と呼ばれる問題において，確率分布の動特性を解析するための基礎として，密度関数と呼ばれる関数を用いた安定性解析の研究を行った．従来，確率システムの安定性や安定化において，リャプノフ安定論と呼ばれる理論に基づいて安定性を解析することが一般的であったが，確率システムについては，過渡的な挙動で生じる確率的な変動を考慮することが難しい．特に，有限時間整定問題では，整定時間が小さくなることが望ましいが，整定時間が確率変数となるため，その確率分布を解析することが望まれている．本年度に得られた結果は，そのような解析を可能にするための基礎となる結果である．また，確率システムの漸近的な挙動として，有界性についても研究を行い，その条件を示した．

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  • 非マルコフモデルと不連続フィードバックに基づく非線形確率ロバスト制御理論の構築

    研究課題/領域番号：17H03282  2017年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    西村 悠樹, 星野 健太, 佐藤 訓志, 中村 文一

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    配分額：17940000円 （ 直接経費：13800000円 、 間接経費：4140000円 ）

    超スマート社会に必要な技術の多くは不規則振動に悩まされる。本研究の目的は，これら非線形システムの不規則振動を把握・制御するために，確率制御理論を通常の非線形制御理論と統合し，真に実用的なシステムノイズ除去・低減のための確率安定性理論を構築することであった。これに関し，本研究課題では，非線形確率システムの多岐にわたる特異な性質を定性的に解析し，実システムに対して適用が容易な非線形確率ロバスト制御の開発を試みた。また，提案理論の有用性を数値シミュレーションならびに各種の実機実験で示した。

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  • 非マルコフモデルと不連続フィードバックに基づく非線形確率ロバスト制御理論の構築

    2017年4月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B) 

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    資金種別：競争的資金

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  • 同次性による制御器の柔軟な高性能化手法の構築

    研究課題/領域番号：15K18091  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    星野 健太

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    配分額：3380000円 （ 直接経費：2600000円 、 間接経費：780000円 ）

    本研究では制御理論における同次性と呼ばれる性質に着目し，有限時間整定制御などの制御問題における制御系設計に取り組んだ．有限時間整定制御とは，有限時間内に制御対象の状態量を整定させる制御であり，既存の安定化手法より有用な性質を持つ．本研究では，同次性に基づいて有限時間整定制御の設計法に取り組み，あるクラスの非線形システムを有限時間整定するための手法を示した．また，確率微分方程式で表される確率システムに同次性を拡張することによって，確率同次システムの理論を展開し，ノイズの影響を受けるシステムに対して有限時間整定制御を行うための理論的な基盤を実現した．

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  • 同次性による制御器の柔軟な高性能化手法の構築

    2015年4月 - 2018年3月

    科学研究費助成事業  若手研究(B) 

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    資金種別：競争的資金

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学術貢献活動

  • The 8th IFAC Conference on Nonlinear Model Predictive Control (NMPC 2024)

    役割：企画立案・運営等

    IFAC  2024年8月

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    種別：学会・研究会等 

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  • The 10th IFAC Symposium on Robust Control Design (ROCOND2022)

    役割：企画立案・運営等

    IFAC  2022年8月 - 2022年9月

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    種別：学会・研究会等 

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  • The 3rd IFAC Conference on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems (MICNON 2021)

    役割：企画立案・運営等

    IFAC  2021年9月

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    種別：学会・研究会等 

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  • 真なるダイナミクスの追求による次世代システム制御理論 調査研究委員会

    役割：企画立案・運営等

    計測自動制御学会  2019年1月 - 2021年12月

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    種別：学会・研究会等 

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