| Project/Area Number |
20K14763
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University (2021-2023)
Okayama University (2020) |
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Principal Investigator |
岡野 訓尚 立命館大学, 理工学部, 准教授 (80778209)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | イベントトリガ制御 / センサ配置 / 有限データレート制御 / アクチュエータ配置 / ネットワーク化制御 / センサ選択 / 制御工学 |
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| Outline of Research at the Start |
ネットワークを介して情報通信を行う制御システムにおいて，どのような情報を，いつ，どの程度の情報量通信するかという通信則と，通信された情報を基に制御入力を決定する制御則を，制御目的に関して最適化する問題に取り組む．制御工学では，ネットワークの使用に伴う課題を克服するための制御則が研究されてきたが，通信については所与の制約として扱うのみであった．一方，通信工学の分野では，限られた資源のもとで通信情報量や速度，確実性を高める技術が研究されている．この成果を応用して制御目的に沿うように通信則を設計し，ネットワークを介した制御の性能向上を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，制御則と通信則の同時最適化にむけて，通信による情報伝達が制御性能に及ぼす効果を定量的に評価する尺度と，それを用いた通信タイミングおよび制御入力の設計手法を提案した．
通信の効果を表す尺度として，制御性能の評価によく用いられる状態と制御入力の2次形式関数をもとに，通信回数に比例する通信コスト項を追加した尺度を考えた．これを目的関数とし，通信タイミングと制御入力を変数とする最適化問題に取り組んだ．成果の1つ目として，通信タイミングに関する組合せ最適化問題を貪欲法で解く手法を提案した．提案法で得られる解は近似解であり最適である保証はないが，得られた解の評価関数値について，最適値との差を理論的に保証する結果を示した．また，数値シミュレーションで提案法が良好な性能を示すこと確認した．さらに別の手法として，状態を観測する毎に，今後の評価関数値を予測し，通信タイミングを決定する手法を提案した．以上の成果は国内学会にて発表済みまたは国際学会において発表が決定しており，論文として投稿する準備を行っている．
上記のような制御対象のモデルに基づく解析的な手法とは別に，計算機を用いた数値的な同時最適化問題の解法についても着手し，基礎的な結果を得た．1つ目に，モデルに基づく検討が困難な非線形システムの制御問題を想定し，センサが観測した情報の重要度を数値シミュレーションの結果から算出する手法を考案した．これとは独立に，ニューラルネットワークのパラメータ調整技術を援用した数値最適化法を，本研究課題に適用する手法を提案した．
これらの成果については，今後学会発表と論文投稿を予定している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
順調に成果をあげているが，感染症の影響で対外発表のスケジュールが想定と大きく変わり，当初の計画年度内に発表を終えることができなかった．計画を延長し，次年度前半に集中的に成果発表に取り組む予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は，遅れている成果の対外発表に集中的に取り組む．また，今年度に基礎的な結果を得た，同時最適化問題に対する数値的な解法を，さらに発展させる．具体的には，工学上重要な交通システムや電力ネットワークなどを制御対象に設定し，現実のシステムに対して提案法の効果を検証する．また，計算負荷や問題サイズに対するスケーラビリティについても確認する．最後に，数値解法で得られた結果と本課題を通じて得られた理論的解法の解を比較し数値解の妥当性について考察する．
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