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BeowulfクラスタによるBMI大域的最適化と制御系解析・設計に関する研究

Research Project

Project/Area Number 16760344
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Control engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

川西 通裕  神戸大学, 工学部, 助手 (00283870)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Keywords双線形行列不等式 / Beowulfクラスタ / 並列化分枝限定法 / 並列化遺伝的アルゴリズム / 遺伝的アルゴリズム / 主緩和双対法
Research Abstract

本年度は,前年度に構築した52CPUからなるBeowulfクラスタ計算機システムを用いて,双線形行列不等式(BMI : Bilinear Matrix Inequalities)解法の検討と種々の数値実験を行い,以下の結果を得た.
1.分枝限定法において,BMIの特性を援用して問題構造に関する複雑度数(Complicating Number)を考慮した新たな分枝選択法を提案し,静的出力フィードバックによるヘリコプター姿勢安定化問題等における実際の制御系設計問題において,その有用性を明らかにした.
2.計算粒度を先行研究のように固定ではなく可変とすることで,大きな計算粒度と高頻度の上界値更新の両立を可能とするアルゴリズムを提案した.また,可変計算粒度の上限値を定めるパラメータの最適化を行い,48CPUの計算機実験において43倍の計算加速度(並列化効率89.5%),24CPUにおいては23.3倍の計算加速度(並列化効率97.2%)を達成した.
3.実効性の高い制御系設計問題の一つである低次元H∞補償器設計問題(30変数)について,従来より提案されているBMI解法である交互射影法よりも,優れたH∞ノルム性能を達成する補償器が設計可能であることを示した.
4.正規分布交叉(UNDX : Unimodal Normal Crossover)による実数値GAによる並列化BMI解法の研究を行い,MPIライブラリ,GNUコンパイラ,LinuxプラットフォームによるBeowulfクラスタ環境で稼動するプログラム実装を構築した.また,当研究グループで従来提案していたBMI緩和問題の最適解から主探索直線を選択する最適化手法についても,Beowulfクラスタ環境で実装した.
Beowulfクラスタ計算機環境をプラットフォームとすることで,低次元補償器設計については実用的なBMI問題が解けるようになってきたが,まだ確立されるところまでは達成されておらず,今後ともBMIオリエンテッドなアルゴリズムの研究,およびCADソフトウエアの開発が必要である.

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2005 2004

All Journal Article (10 results)

  • [Journal Article] 主緩和双対法を用いた双線形行列固有値最適化-探索領域限定と部分問題低減による効率の改善2005

    • Author(s)
      川西 通裕
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集 41・5

      Pages: 419-426

    • NAID

      10015728454

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] BMI Optimization Based on Unimodal Normal Distribution Crossover GA with Relaxed LMI Convex Estimation2005

    • Author(s)
      Michihiro Kawanishi
    • Journal Title

      Proc.of IEEE American Control Conference

      Pages: 2299-2304

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] LMI緩和推定を用いた実数値GAによる双線形行列固有値最適化法2005

    • Author(s)
      川西通裕
    • Journal Title

      第5回計測自動制御学会制御部門大会

      Pages: 107-110

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Beowulfクラスタによる遺伝的並列BMI最適化法と制御系設計2005

    • Author(s)
      平山明延
    • Journal Title

      第49回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 主緩和双対法を用いた双線形行列固有値最適化-探索領域限定と部分問題低減による効率の改善2005

    • Author(s)
      川西 通裕
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集 41・5(印刷中)

    • NAID

      10015728454

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] BMI Optimization Based on Unimodal Normal Distribution Crossover GA with Relaxed LMI Convex Estimation2005

    • Author(s)
      Michihiro Kawanishi
    • Journal Title

      Proc.of IEEE American Control Conference (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Beowulfクラスタによる遺伝的並列BMI最適化法と制御系設計2005

    • Author(s)
      平山 明延
    • Journal Title

      第49回システム制御情報学会講演会講演論文集 (未定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] LMI緩和推定を用いた実数値GAによる双線形行列固有値最適化法2005

    • Author(s)
      川西 通裕
    • Journal Title

      計測自動制御学会 第5回制御部門大会講演論文集 (未定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Beowulfクラスタを用いた双線形行列不等式数値最適化法の並列化とCADシステムの構築2004

    • Author(s)
      柴田 義也
    • Journal Title

      第48回システム制御情報学会講演会講演論文集

      Pages: 39-39

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] LMI緩和予測及び単峰性正規分布交叉法を用いた並列GAに基づくBMI最適化2004

    • Author(s)
      平山 明延
    • Journal Title

      第47回自動制御連合講演会講演論文集 講演番号211

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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