Control systems design to ensure availability and reliability for fundamental theory establishment operating dynamic societal systems
| Project/Area Number |
23K13358
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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 | Waseda University |
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Principal Investigator |
和佐 泰明 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60793560)
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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 |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 制御工学 / サイバーフィジカルシステム / インセンティブ設計 / ゲーム理論 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では，動特性をもつインフラと複数エージェントの意思決定をつなげる社会システムの運用を対象とし，実装容易なインセンティブ設計・安定化制御を実現できる系統的手法に関してシステム制御の視点から理論的に解決することを目指す。特に，従来の最適性を重視した数理モデルに基づく設計論を発展させ，許容範囲内での実装を可能とする可用性，システムの安定化を運用メカニズムに含めた信頼性を担保する実装容易な制御系設計手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、動特性をもつインフラと複数エージェントの意思決定をつなげる社会システムの運用を対象とし、実装容易なインセンティブ設計・安定化制御を実現できる系統的手法に関してシステム制御の視点から理論的に解決することを目的とする。この目的を実現するために、本年度は大きく分けて次の３つの課題を実施、進展があった。
課題（１）「許容範囲内での実装を可能とする可用性の担保」に関して、離散時間最適化および無限区間連続時間最適化の場合、制約に状態や制御入力の上下限制約を加えて数値解が導出できる可能性を発見した。課題（２）「システムの安定化を運用メカニズムに含めた信頼性の担保」に関して、まずゲーム理論に帰着される競争的意思決定構造の安定化に受動性の枠組みが適用できることを確認した。その際、従来の問題設定では全エージェントへのインセンティブを前提としていたが、一部のエージェントへのインセンティブによりシステム全体の最適性を担保する行動の非対称性を考慮したインセンティブ設計の重要性を見出し、特定の状況下での最適インセンティブ条件を導出した。課題（１）（２）の成果は当初とは異なるアプローチであるが、より広範な実装容易な手法として期待される。次年度に理論的担保する形で解決を試みる。また、当初の計画では次年度以降の実施内容である課題（３）「社会システムを模擬した数理シミュレーション解析による有効性検証」に関して、複数の人々による操縦者が複数のネットワーク化されたロボティックスの合意制御を実現する問題、巡回制御問題でみられるマルコフ決定過程に基づく問題、センサネットワークの最適被覆制御問題がそれぞれ、本研究課題で得られた契約理論と最適制御理論を融合した制御系設計法が適用できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各研究課題に関して当初とは異なるアプローチによる研究成果および具体的応用例への展開が得られた。理論的進展はやや遅れているものの、当初の研究計画より広範な実装容易な手法を実現できる可能性があり、おおむね順調な進展と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従い、従来の最適性を重視した数理モデルに基づく設計論を発展させ、許容範囲内での実装を可能とする可用性、システムの安定化を運用メカニズムに含めた信頼性を担保する実装容易な制御系設計手法の開発、具体的応用例を通した有効性検証を目指す。得られた研究成果は随時学術論文誌、査読付国際学会への投稿を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
