モデル予測制御のソフトウェア設計と実装──Pythonによるモデル化・検証とC++ライブラリ開発

著者名：新帯俊信【著】

技術評論社（2026/11/09 配信開始予定）

• ISBN：9784297160456

内容説明

◆数式から、動くコードへ。可読性・計算効率を両立する設計を学ぶ。◆
本書は、制御対象のふるまいを予測しながら最適な操作量を計算する「モデル予測制御」を題材に、理論だけで終わらせず、実際に動く高速で読みやすいC++コードとして実装するための実践書です。スパース行列を活用した効率的な行列演算、制御アルゴリズムのライブラリ設計、Pythonによるモデル化・検証からC++コード生成、組込みシステムへの実装までを一気通貫で解説します。生成AIも設計・実装の補助として取り入れながら、現場で再利用できる開発ワークフローと高速化の考え方を身につけます。制御の知識をソフトウェアとして形にしたいエンジニア、研究者、大学院生に向けて、自ら実装し、検証し、改善できる力を育てる一冊です。


■こんな方におすすめ
・一般企業や研究機関で制御理論を基にした制御アルゴリズムを設計・実装している技術者（ハードウェア・ソフトウェアの両方の分野を含む）、大学で制御理論を研究している研究者、大学で制御理論を勉強している大学生・大学院生


■目次
第1章：制御系設計の目的
・制御とは
・制御アルゴリズムのソフトウェア実装
・組み込み実装の難しさ
・モデルベース開発
・本書のゴール
第2章：制御系設計ワークフローを理解する
・制御プログラムの参照モデル
・アルゴリズム実装の観点
・言語実装の観点
・ワークフローの設計
・ライブラリのアーキテクチャ設計
第3章：行列計算のライブラリ化とC++実装
・効率の良い行列計算を実現するには
・行列クラスの定義
・スパース行列の定義
・行列の除算
・インタフェースの定義
第4章：制御工学計算のライブラリ化とC++実装
・本章の目的
・状態空間によるシステム表現
・PythonからC++コードを自動生成
・カルマンフィルタの実装
第5章：モデル予測制御計算のライブラリ化とC++実装
・本章の目的
・線形時不変、制約なしMPCの実装
・線形時不変、制約ありMPCの実装
・線形時変、制約なしMPCの実装
Appendix：開発環境の構築とNMPC実装


■著者プロフィール
新帯 俊信：電気電子工学系の大学院修士課程修了。メーカーに就職後、制御理論・制御工学、強化学習などを活用し、電力変換器や移動体などの制御設計と開発に従事。先行開発から量産開発まで、効率良く開発を進める「モデルベース開発」の基盤技術構築に貢献。数社転職の後、現在は自動車業界の大手メーカーにて自動運転制御機能の開発設計に従事。