電気通信大学における新規学生募集は終了しました．

ラフな研究テーマ紹介（2024年度版）

自動運転の乗り心地制御

現在，澤田研究室では，自動運転車両における乗り心地改善の研究を行っています．車酔いをするこなくスピーディーな車両回避制御を検討中です．安全安心な自動車制御の研究に興味のある方は卒業研究で是非澤田研にお越し下さい．

1行目の動画：左（乗り心地補正無し），右（乗り心地補正有り）

2行目の動画：乗り心地を考慮した前方車追い越し

こちらの乗り心地を考慮した自動運転の研究は下記の国際会議などで発表しています．

Kawakami Uta, Kenji Sawada: Steering Control Considering Motion Sickness and Vehicle Performance Via DDPG Algorithm and 6-DoF-SVC Model, IEEE SMC2024, TuAPSR.17, 6-10 Oct. 2024.
Takumi Todaka, Kaito Sato, Kenji Sawada, Katsuhiko Sando: Vehicle motion planning for ride comfort using subjective vertical conflict model, 8th IFAC Conference on Nonlinear Model Predictive Control (NMPC 2024), 453/460, 21-24 Aug. 2024. https://sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896324014393
Todaka Takumi, Sato Kaito, Sawada Kenji, Takano Junichi, Sando Katsuhiko: MPC Path Planning Considering Ride Comfort, SICE Annual Conference, FrPMT9.1, 6-9, Sep. 2023. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10354176

レーンチェンジ_補正無し.mp4

レーンチェンジ_補正有り.mp4

回避_1.mp4

回避_2.mp4

自動運転セキュリティ

現在，澤田研究室では，自動運転車両のためのセキュリティ技術の研究を行っています．JST CREST「AI駆動型サイバーフィジカルシステムのセキュリティ評価・対策基盤（代表：森達哉先生，早稲田大学）」の主たる分担研究室として制御回りのセキュリティ強化に従事中です．本プロジェクトでは，リーダーの森先生が早稲田大学に自動運転用のテストプラットフォーム（右図，PIXKIT）を所有されています．

群ロボットの流体的制御

澤田研究室では，様々な自律分散制御を研究しています．群ロボットの流体のように動かせるよう，ナビエストークス方程式を分散化して，各ロボットに制御則を埋め込みます．特徴的な群ロボットのアルゴリズム研究に興味のある方は卒業研究で是非澤田研にお越し下さい．

こちらの群ロボットの制御は以下の論文などで扱っています．

柴原将太朗，澤田賢治，MPS法の分散計算化による群ロボットの流体的衝突回避の実現，計測自動制御学会論文集，Vol. 60, No. 3,　288/299（2024 https://jstage.jst.go.jp/article/sicetr/60/3/60_288/_article/-char/ja
Shotaro Shibahara, Kenji Sawada: Polygonal Obstacle Avoidance Method for Swarm Robots via Fluid Dynamics, Journal Artificial Life and Robotics, Vol.28, 435/447 (2023) https://link.springer.com/article/10.1007/s10015-023-00859-x
Shotaro Shibahara, Takuma Wakasa, Kenji Sawada: Network Weight and Time-varying Potential Function for Obstacle Avoidance of Swarm Robots in Column Formation, SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol.15, No.1, 24/35 (2022.2) https://tandfonline.com/doi/full/10.1080/18824889.2022.2032542

分散制御.mp4

MPS.mp4

デジタルツインセキュリティ

現在，澤田研究室では，制御システムの情報モデルと物理モデルを活用した脆弱性解析を研究しています．安全なシステムには物理と情報の両方から設計が必要です（右：センサ位置正常，左：センサ位置異常）．

本内容は以下の原稿などで扱っています．

Nozomu Okamura, Kenji Sawada, Motoyuki Ozaki, Miyauchi Shigeto: On Vulnerability and Robustness Analysis of Railway Control System Using Digital Twin Mode, IEEE IECON, #560, 3-6 Nov. 2024
岡村望夢，澤田賢治，尾崎紀之（三菱電機），宮内茂人（三菱電機），久野倫義（三菱電機）：デジタルツイン表現による鉄道制御システムの脆弱性解析と強靭化，2024年電気学会電子・情報・システム部門大会，TC12-2-6（2024.9.4-9.7）
岡村望夢，澤田賢治，尾崎紀之(三菱電機)，宮内茂人(三菱電機)：デジタルツインによる鉄道制御系の脆弱性評価と強靭化の検討，SCIS2024，3E4-3（2024.1.23-26）

列車_異常状態.mov

列車_通常状態.mov

車群制御の安全性

現在，澤田研究室では，自動運転車両の増加が交通事情にどう影響していくかの研究をしています．手動運転車両と自動運転車両の交通渋滞の発生プロセスの違いの解明やCACCによる交通流改善方法を提案しています．

本内容は以下の論文で扱われています．電通大のHPでもプレスリリースを出しました．

Yukari Mochizuki, Kenji Sawada, Demand-for graph and its state transition expression evaluating traffic congestion due to CAVs control, IEEE Access, Vol.12, 139837/139849, 2024　https://ieeexplore.ieee.org/document/10695053
Yukari Mochizuki, Kenji Sawada: Demand for-graph evaluation of traffic congestion due to Altruistic Lane Changes of CAVs, IEEE CCTA, 334/340, 23-25, Aug. 2022.　https://ieeexplore.ieee.org/document/9966139

制御システムセキュリティ

制御システムのセキュリティ対策の研究を行っています．制御システムがサイバー攻撃を受けた際，どのようにシステムを動かしつつけるべきかを検討し，縮退運転技術として昇華することを目指しています．模擬プラントなどでの実機検証も行っています．

こちらの内容は以下の論文や解説で扱っています．

池田佳輝，澤田賢治，藤田淳也，小倉貴志，阪田恒晟，有限オートマトンと経路探索に基づくサイバー攻撃発生時の回復動作の導出，システム制御情報学会論文集，Vol. 37, No. 4, 109/118 (2024) https://www.jstage.jst.go.jp/article/iscie/37/4/37_109/_article/-char/ja/
澤田賢治，サイバー攻撃を想定した制御システムデザインと運用，特集「Cyber-Physical-Human Systemsのためのシステム制御技術」，日本ロボット学会誌，Vol. 42, No.3, 111/116 (2024.3)澤田賢治，サイバー攻撃を想定した制御システムデザインと運用，特集「Cyber-Physical-Human Systemsのためのシステム制御技術」，日本ロボット学会誌，Vol. 42, No.3, 111/116 (2024.3) https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/42/2/42_42_111/_article/-char/ja
Yoshiki Ikeda, Kenji Sawada: Anomaly Detection and Anomaly Location Model for Multiple Attacks Using Finite Automata, ICCE2022, 7-9, Jan. 2022. https://ieeexplore.ieee.org/document/9730574
藤田真太郎，澤田賢治，制御システム向けセキュリティ対策技術，電気学会誌，Vol. 142, No. 4, 212/214 , 2022 https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjournal/142/4/142_212/_article/-char/ja/

制御システムセキュリティ_紹介動画.mp4

コントローラホワイトリスト

澤田研究室では，制御システムのセキュリティの研究を行っています．空調，照明，信号機などの周囲のものから，水道，電気，ガスなどのライフラインに関わる制御器を強化するためのホワイトリストの研究を行っています．

藤田真太郎，澤田賢治，コントローラホワイトリストの自動化と検証，計測と制御，Vol. 60, No. 1，21/26，2021 https://jstage.jst.go.jp/article/sicejl/60/1/60_21/_article/-char/ja
澤田賢治，細川嵩，制御システムとサイバーフィジカルセキュリティ，特集「Society 5.0のためのシステム制御技術」，計測と制御，58/8, 618-623，2019/08/01 https://jstage.jst.go.jp/article/sicejl/58/8/58_618/_article/-char/ja
Shigehiro Kawakami, Kenji Sawada, Seiichi Shin：On the Driving State Management of Control System Using Error Correction Code, SMC2018, 2009/2014, Oct. 2018. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8616343
澤田賢治，PLCのためのモデルベースホワイトリスト，特集「システム設計への事象駆動アプローチー応用と展開」，システム/制御/情報，Vol.62, No.6, 209/214 (2018.6) https://jstage.jst.go.jp/article/isciesci/62/6/62_209/_article/-char/ja

エネルギーマネジメント

澤田研究室は，電通大のi-パワードエネルギー・システム研究センター所属として，エネルギーシステムの研究にも関わっています．写真は本センターが注目している円筒形太陽電池です（横川研管理）．センター紹介動画はこちら．https://youtube.com/watch?v=6XQw4o0L8qY

本エネルギーテーマは以下の論文などで扱っています．

Haruhisa Ichikawa, Shinji Yokogawa, Yuusuke Kawakita, Kenji Sawada, Tomah Sogabe, Atsushi Minegishi, Hiromitsu Uehara: An Approach to Renewable-Energy Dominant Grids via Distributed Electrical Energy Platform for IoT Systems, 2019 IEEE International Conference on Communications, Control, and Computing Technologies for Smart Grids (SmartGridComm), 1/6 (2019.10.21-23) (Full paper review) https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8909762
横川慎二, 市川晴久, 曽我部東馬, 澤田賢治, 早瀬修二, 大川富雄; "超スマート社会の社会品質を支えるi-パワードエネルギー・システム", 品質, Vol. 49, No. 3, pp. 28-31 (2019)
武田健吾，澤田賢治，横川慎二，新誠一: グラフ列挙による風力・太陽光・蓄電池複合システムの重複グルーピング最適化 , 電気学会論文誌C, Vol.139, No.7, 786/795 (2019.7)

搬送効率の最適化

澤田研究室では，様々な自律分散制御を研究しています．次世代のロボット倉庫における搬送効率を渋滞とその解消速度から研究を行っています．

本内容は以下の論文などで扱っています．

Yukari Mochizuki, Kenji Sawada: An analysis of expansion and reduction speeds of traffic jams on graph exploration, Journal Artificial Life and Robotics, Vol.27, 487/494 (2022)　https://link.springer.com/article/10.1007/s10015-021-00721-y
望月優加理，澤田賢治：ヘテロジニアスなエージェント群のグラフ探索における役割交換と探索効率の関係，システム制御情報学会論文集，Vol.34, No.10, 269/278 (2021.10)　https://jstage.jst.go.jp/article/iscie/34/10/34_269/_article/-char/ja/
望月優加理，澤田賢治，新誠一：分散協調制御システムに基づく迷路探索問題における通信手段と探索効率の関係，システム制御情報学会論文集，Vol.32, No.3, 101/112(2019.3)　https://jstage.jst.go.jp/article/iscie/32/3/32_101/_article/-char/en

迷路探索.mp4

大渋滞.mp4

フェロモンコミュニケーションに基づく群制御

澤田研究室では，自律分散制御の研究を行っています．群ロボットにおける協調動作の継続性や安定性を数理モデルよって解析してします．画像は7～8年前のものですが，kilobotを使って群体制御の実験をしていた時のものです（まだ動きます）．単純な機能を有するロボットが情報場で繋がることで，機能発現するのが自律分散制御の面白い所です．

Yuta Ueda, Kenji Sawada, Seiichi Shin: Control of self-organizing robots with switching role: Addition of robots in the multi columns formation moving, AROB 22nd 2017, 333/337, Jan. 2017.
Yuta Ueda, Kenji Sawada, Seiichi Shin: Control of self-organizing robots with switching role: Multi columns formation moving, AROB 21st 2016, 207/210, Jan. 2016. (Oral, Position paper Review)(Yuta Ueda: AROB Young Author Award)
Yuta Ueda, Kenji Sawada, Seiichi Shin: Formation control of Self-Organizing robots with switching role, International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM), 418/419, Oct. 2015. (Oral, Position paper Review)

kilobot_実験.mp4

kilobot_シミュレータ.mp4

ITSを含めた車群制御

澤田研究室では，自動運転車両の位置推定の研究を行っています．CACCのような車群制御において，V2VやITSを利用することで，推定ラグの少ない正確な車群位置推定の分散処理アルゴリズムを実現します（△は車両，〇はITSとの接続，円はセンサー範囲）．

本内容は以下の論文などで扱っています．

若狭拓馬，澤田賢治：車群位置推定のための補間型分散協調オブザーバとオンライン更新，電気学会論文誌C, Vol.142, No.3, 239/250 (2022.3) https://jstage.jst.go.jp/article/ieejeiss/142/3/142_239/_article/-char/ja
Takuma Wakasa, Kenji Sawada: Distributed Cooperative Partial-State Observer for Position Estimation of Vehicle Platoon, IECON2020, 186/191, 2020 (Virtual conference, 2020.10.28-31) https://ieeexplore.ieee.org/document/9255333
Takuma Wakasa and Kenji Sawada: Multi-Rate Switched Pinning Control for Velocity Control of Vehicle Platoons, The IEICE Transactions on Fundamentals, Vol.E104-A, No.11, 1461/1469 (2021.11) https://jstage.jst.go.jp/article/transfun/E104.A/11/E104.A_2020KEP0009/_article
Takuma Wakasa, Yoshiki Nagatani, Kenji Sawada and Seiichi Shin: Switched pinning control for merging and splitting maneuvers of vehicle platoons, The IEICE Transactions on Fundamentals, Vol.E103-A, No.4, 657/667 (2020.4)（2020年4月The IEICE Transactions on Fundamentalsのダウンロード数1位） https://search.ieice.org/bin/summary.php?id=e103-a_4_657

ITS.mp4

Human In The Loop 制御

澤田研究室では，人間機械協調型のシステム構成（Human In The Loop System）の考え方に基づき，ドライバー個性を活かした自動車制御システムの構築を研究しています．例えば，各ドライバーの個性を活かしつつ，車群としての安全性を担保する方法を検討しています．

Human in the loop 関係は下記の文献で扱っています．

Kaito Sato, Kenji Sawada: Human-In-The-Loop System for Rear-Wheel Steering Control Via Primal-Dual Dynamics, SICE Annual Conference, 584/587, 6-9, Sep. 2022.
Haruka Matsushita, Kenji Sawada: Adaptive Cruise Control to reflect driver individuality via Human-In-the-loop-system, AROB 27th 2022, 266/271, 25-27. Jan. 2022.
松下遥香，澤田賢治：Human-In-The-Loop Systemによるドライバ個性を反映したAdaptive Cruise Control，第64回自動制御連合講演会，(2021.11.13-14) https://jstage.jst.go.jp/article/jacc/64/0/64_100/_article/-char/ja/
Haruka Matsushita, Kaito Sato, Mamoru Sakura, Kenji Sawada, Seiichi Shin, Masaki Inoue: Rear-wheel steering control reflecting driver personality via Human-In-The-Loop System, 2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC), 356/362, 2020 (Virtual conference, 2020.10.11-14) https://ieeexplore.ieee.org/document/9282880

縮退運転システム

縮退運転システム開発期：2014～2017年あたりに開発していた縮退運転システムの一部をまとめた動画です．この頃は，Arduinoを使って縮退制御ユニットの試作機を作成していました．組込系で物を動かしつつ，セキュリティの研究をしたい人は是非澤田研に来て下さい．

縮退運転システムの関連情報は以下から読めます．

Kosuke Hata, Tsubasa Sasaki, Akinori Mochizuki, Kenji Sawada, Seiichi Shin, Shu Hosokawa: Collaborative Model-based Fallback Control for Secured Networked Control Systems, IECON2018, 5963/5970, Oct. 2018. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8592923
澤田賢治，制御システムセキュリティ技術としてのモデルベース縮退運転システム，特集「制御システムセキュリティー脅威と対策」，システム/制御/情報，Vol.62, No.4, 141/146 (2018.4) https://jstage.jst.go.jp/article/isciesci/62/4/62_141/_article/-char/ja
Tsubasa Sasaki, Kenji Sawada, Seiichi Shin, Shu Hosokawa: Fallback and Recovery Control System of Industrial Control System for Cybersecurity, IFAC World Congress 2017, 15812/15817, July 2017. https://sciencedirect.com/science/article/pii/S2405896317332226
Tsubasa Sasaki, Kenji Sawada, Seiichi Shin, Shu Hosokawa: Model Based Fallback Control for Networked Control System via Switched Lyapunov Function, The IEICE Transactions on Fundamentals, Vol.E100-A, No.10, 2086/2094 (2017.10) https://jstage.jst.go.jp/article/transfun/E100.A/10/E100.A_2086/_article/-char/en
Tsubasa Sasaki, Kenji Sawada, Seiichi Shin and Shu Hosokawa: Model Based Fallback Control for Networked Control System via Switched Lyapunov Function, IECON 2015, 2000/2005, Nov. 2015. https://ieeexplore.ieee.org/document/7392394
Kenji Sawada, Tsubasa Sasaki, Seiichi Shin and Shu Hosokawa: A Fallback Control Study of Networked Control Systems for Cybersecurity, The 10th Asian Control Conference 2015, 89/94, Jun. 2015. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7244676

縮退運転システム開発期.mp4

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