2009年1月16日金曜日

MATLABのグラフに目盛りを追加

MATLABでグラフを作るとき,自動でつく目盛り以外に特定の値の目盛りがほしい場合があります.真値のところに目盛りがほしいとか収束先のところに目盛りがほしいとかそんなときです.

じつはこれをプログラムからやるのは結構面倒だったりします.
なので専用の関数を作ってみました.

こんなグラフに
>> addxtick(2/pi)
とすると

こんな風に目盛りがつきます.
ラベルもいじりたいときは
>> addxtick(pi/2,'pi/2')
と入れれば

となります.便利ですよ.
短いプログラムなのでコピーしてaddxtick.mという名前で保存して使ってください.

function [] = addxtick( tk, tklbl )
%ADDXTICK --- Add new tick to x-axis
%   Ex.    addxtick(3.14)
%   Ex2.  addxtick(3.14, 'Pi')

if nargin==1
    set(gca,'XTick',unique(sort([get(gca,'XTick'), tk ] )));
else
    temp = cellstr(get(gca,'XTickLabel'));
    temp = {temp{:},tklbl};
    [temp2,idx] = sort([get(gca,'XTick'),tk]);
    [temp2,idx2]=unique(temp2);
    idx=idx(idx2);
    set(gca,'XTick',temp2);
    set(gca,'XTickLabel',temp(idx));   
end

end
あと,ほとんど同じですがaddytick.mも置いておきます.
function [] = addytick( tk, tklbl )
%ADDYTICK --- Add new tick to y-axis
%   Ex.    addytick(3.14)
%   Ex2.  addytick(3.14, 'Pi')

if nargin==1
    set(gca,'YTick',unique(sort([get(gca,'YTick'), tk ] )));
else
    temp = cellstr(get(gca,'YTickLabel'));
    temp = {temp{:},tklbl};
    [temp2,idx] = sort([get(gca,'YTick'),tk]);
    [temp2,idx2]=unique(temp2);
    idx=idx(idx2);
    set(gca,'YTick',temp2);
    set(gca,'YTickLabel',temp(idx));   
end

end

2009年1月15日木曜日

三叉ヘビ型ロボットの製作

三叉ヘビ型ロボットというおもしろい構造のロボットが
杉江研の石川先生たちによって研究されています。
僕は研究に深く関わっているわけではありませんが、とてもいい動きをするロボットなので一度作ってみたいと思っていました。研究室には一応理論を検証するための機械がありますが、データを取ったり精度を確保するためにそれなりに大がかりな装置になっています。

今回は、より単純に三叉の動きを楽しむために、小型で小回りの良いロボットを製作してみました。
以下製作記録です。
デモ用のプログラムを書き込んで動作

いつもより多めにまわってます。
学部生の勧誘で本部に出張する時とかに役立てる予定。

2008年11月28日金曜日

xPC Target で CNT24-4D(PCI)H を使う

大学のMATLABのライセンスが統合された関係で,xPC Targetが使えるようになりました.研究室は古いPCがあまりがちなので,これを実験機に回せば安上がりにラピッドプロトタイピングな環境を構築できそうです.

しかし,xPC Targetに対応してるIOボードというのは意外と少なくて
に列挙されてるやつだけです.しかも互換品で型番が違うだけみたいなボードもPCIボードの VendorID / DeviceID で完全にはじいてしまうようです.研究室にあるContecのボードのいくつかは上のリストに挙げられてるんですが,エンコーダ用のカウンタは,すでに廃品種の CNT24-4D(PCI) しか対応して無くて研究室にある現行の CNT24-4D(PCI)H はDeviceIDが違うので認識されません.

幸いなことに xPC Target の IOボードのドライバのコードは書き換えることが出来て,mexなコンパイラの設定をすれば(とりあえず Visual C++ 2008 Express editionが使えた・・)コンパイルして使うことが出来ます.

とりあえず,CNT24-4D(PCI)Hに関してはCNT24-4D(PCI)用のソースの簡単な書き換えだけで対応できることを確認しました.二慣性共振系の実験装置に早速つないで使ってみましたがなかなかいい感じです.実験は本業じゃないし,簡単に実験できるのはいいことですね〜

実は研究室には Interface社のボードの方が多いので,ドライバを書いて使えるようにしたいところです.DAとADくらいならドライバを書くのもそんなに難しくなさそうですしね.というかInterfaceさんが出してくれたりしないかなぁ・・

2008年9月29日月曜日

六足歩行機構

昔作ったものをあさってたら六足歩行機構が出てきました.
ブログのタイトルのところにあるアニメーションのような機構で,モーター1つで歩いてるような動きが出来ます.

完成図
実際の動作の様子

2008年9月24日水曜日

MATLAB対応のSyntaxHighlighter


!! ここの内容はもう古いです.新しいバージョンを作りました !!

MATLABのソースファイルに対応したBloggerで使える整形ツールを探してたんですが,無いようなのでSyntaxHighlighterを改造してみました.

やっぱり人の書いたプログラムもたまには見てみるものですね.勉強になります.
ちなみに追加したコードはこんな感じ.
dp.sh.Brushes.Matlab = function()
{
var keywords = 'break case catch classdef continue else elseif ' +
   'end for function global if methods otherwise ' +
   'persistent properties return switch try while';
this.regexList = [
{ regex: new RegExp('%.*', 'gm'),    css: 'comment' },   // one line comments
{ regex: dp.sh.RegexLib.DoubleQuotedString,     css: 'string' },   // strings
{ regex: dp.sh.RegexLib.SingleQuotedString,     css: 'string' },   // strings
{ regex: new RegExp(this.GetKeywords(keywords), 'gm'),  css: 'keyword' }   // c# keyword
];

this.CssClass = 'dp-c';
this.Style = '.dp-c .vars { color: #d00; }';
}

dp.sh.Brushes.Matlab.prototype = new dp.sh.Highlighter();
dp.sh.Brushes.Matlab.Aliases = ['matlab', 'MATLAB'];
Firefoxでは折り返しがうまく行きませんね.そのうち改善されるかな?
PSOのプログラムとかをこれを使って密かに追加したので良かったら見てくださいませ.

2008年9月21日日曜日

MATLAB用PSOクラス

(English version is HERE.)
MATLABの2008aからオブジェクトの新しい書き方が導入されました.
あんまりオブジェクト指向なプログラミングの経験はないのですが,新しい書き方はだいぶ簡単で使いやすいと思います.

というわけで,とりあえず PSO のルーチンを2008a仕様に書き換えてみました.

pso.m -- PSOクラス
psotest.m --- pso.mの使用例,ベンチマーク問題を解きます.
psotest2.m --- pso.mの使用例,簡単な制約付き最適化問題を解きます.

使い方はpsotest2.mを見ればだいたいわかるはず‥

PSOによる固定構造補償器設計

韓国のIFACではPSO(Particle Swarm Optimization)という最適化アルゴリズムを使った固定構造補償器設計について発表してきました.

発表のメインは,制御系設計で必要となる拘束条件(閉ループの安定性とか)を簡単に扱う方法の提案で,これによってPSOのお手軽さを損なわずに制御系設計をすることが出来ます.

PID制御器のチューニングみたいな,設計変数が少なくて,それでいてパラメータの増減と性能との因果関係がそこそこ強い問題に関しては,PSOは強くてお手軽です.

あまりにもお手軽なので,解析解があるような場合にもPSOで設計しちゃっていいんじゃないかと思うほどです.
理論を研究する立場としては,おもしろくないことこの上ないですが(笑).

しかし,前提となっているのはしっかりしたプラントのモデルで,実用上はこっちの方がネックになるでしょうから,次は連続時間のシステム同定と制御系設計を同時に行えるような理論の構築を目指したいなーとか思っています.
Campi先生のVRFTとかはすごく良いと思うのだけど,やっぱり離散時間システムのいやらしさというか,サンプリング間隔を短く取ることが必ずしも結果に寄与しないというのが単に腹が立つだけでなく,実用上も問題だと思うので.

一応,興味を持たれた方のために発表の参照情報を置いておきます.
Automaticaに投稿した段階では,制約条件の扱いをALPSOという方法で行っていましたが,これは複雑な上に性能が優れているわけではないので,IFACで提案した方法の方が優れていると思います.
I. Maruta, T.H. Kim, T. Sugie:
Synthesis of fixed-structure H-infinity controllers via Constrained Particle Swarm Optimization,
Proceedings of the 17th IFAC World Congress, Seoul, Korea, pp. 7843-7848  (2008. 7)
発表スライド(PDF)
ちなみに発表ではH∞ノルムに基づいた設計仕様を扱っていますが,応答とかに関する仕様を与えても,十分実用的に動くはずです.
そういう場合だと解析解が存在するケースや,もっと効率的な方法がある場合も少なくないでしょうが,PSOよりお手軽な方法はそうないでしょうから,PSOで失敗してから検討してみても良いと思います(笑)

PSOの実装については(自分でやっても大した手間ではないのですが‥)後日また書く予定です.