Reliable wireless networked control system considering communication uncertainty
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23K03855
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
石井 光治 香川大学, 創造工学部, 教授 (50403770)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 無線ネットワーク化制御 / 無線制御同時最適化 / マルチホップ通信 / 最適リソース配分 / 通信不確実性 / 無線通信 / 制御理論 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、コントローラと制御機器(遠隔ロボット)とが無線を介して制御される無線ネ ットワーク化制御システムに着目し、無線通信と制御とを 統合的に設計することで、無線制御システムを高信頼化/高効率化する。本研究の独創性は、 「平均」誤り率や「最大」スループットなどを基準にした従来の無線設計ではなく、制御システムの状態に応じた無線設計、また通信リソースの柔軟な配分により通信不確実性を可変 にした無線制御システムを設計する点である。研究では、基礎研究、応用研究、発展研究とを同時に行い、理論から実践的な無線制御システムの高信頼化/高効率化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、コントローラと制御機器(遠隔ロボット)とが無線を介して制御される無線ネットワーク化制御システムに着目し、無線通信と制御システムとを統合的に設計することで、無線制御システムの高信頼化/高効率化を目指す。特に本研究は、制御システムの状態に応じて通信リソースを柔軟に配分することで通信不確実性を可変にし、高信頼な無線制御システムを構築する。具体的な目標は、A.基礎研究: 制御機器からの送信情報を含めた通信システムの最適化と通信不確実性を含めた制御を統合的に設計し、その理論限界を導出する。B.応用研究: 工場自動化等で規格化されているIEEE802.15.4を基に事象駆動型制御を応用したCSMA/CAにおけるバックオフを設計する。C.発展研究: マルチホップネットワークなどの協力通信技術を導入し、ルーティング、協調グループ、遅延と通信信頼度を考慮した制御入力の同時最適化する。である。
１年目の研究実績では、理論的限界を進めつつ、マルチホップネットワークにおけるルーティングと制御入力の最適化を重点的に行なった。特に従来のルーティング最適化をさらに発展させることで、無線ネットワーク化制御の高効率化を実現した。理論的限界に関しては、Massey情報量を用いた検討を行い解析を行なっている状況である。一方、1つの制御器が複数の制御機器をマルチホップ通信路で構成された共有の通信リソースを用いて通信する場合におけるルーティングと選択したマルチホップ通信路に応じた通信遅延を考慮した制御入力との最適化を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理論研究が従来の想定より進捗が遅く、引き続き他の研究テーマと同時進行する必要がある。また、イベント駆動型の通信の実現に強化学習を取り入れたシステムにおいて、ブラックボックス問題が発生し、その解析/改良に時間を要している。ただし、応用研究に関しては、想定以上の進捗があったため、全体としては「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
進捗状況で述べた通り、理論研究に関しては進捗が遅れているが、引き続き申請者が中心となって行う予定である。同じく進捗が遅れている事象駆動型の無線ネットワーク化制御の設計では、学生の研究テーマとして、人員を増やして重点的に行うことで研究を加速させる予定である。応用研究に関しては、予定通り研究が進んでいるため、1年目と同様に申請者と大学院性により遂行する。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
