2017 Fiscal Year Annual Research Report
Simultaneous Optimal Control of Control Performance and Data Quantization in Networked Control Systems Aimed at Practical Applications
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15K05889
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
残間 忠直 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20324543)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ネットワーク化制御系 / 最適化 / モデル予測制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今日，インフラとして利用可能になっているネットワークを介してリアルタイムにモノを動かす制御系（以下，ネットワーク制御系）に注目が集まっている．ネットワーク化制御系においてはデータの遅延・欠落・圧縮などによって生じる様々な問題を解決する必要がある．本研究では，以下の内容を進めてきた．
1)ネットワークの状態推定とそれに応じた制御器切り替え
2)データ量子化誤差と通信路容量を考慮したネットワーク化制御系の設計法
3)データ通信量を削減するイベント生成法
上記の1)では，通信状態を推定して適切に制御器を切り替える手法を提案した．具体的にはネットワークの状態をパタンマッチングの手法によって推定し，推定が誤っていても系を安定化する手法を提案した．2)については，制御対象の将来の挙動を予測するためにモデル予測制御を導入し，制約条件を満たしながら最適制御を提案した．提案手法では，制御対象への入力と量子化器のパラメータを同時に最適化することができる．さらに，対数量子化器にも発展させ，量子化誤差が最小となるようなアルゴリズムを提案した．3)については，必要なデータを送信するタイミングを最適化する手法を提案した．これもまた入力と事象生成のタイミングを同時最適化する．
いずれの手法も倒立振子，ボールバランサ装置などの実験装置に適用し，シミューレーションと実験によってオンライン実行ができることを確認し，その有効性を明らかにした．
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