2015 Fiscal Year Research-status Report
不確かな環境下で動作する非決定性離散事象システムのスーパバイザ制御
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15K06140
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高井 重昌 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60243177)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 制御工学 / 離散事象システム / スーパバイザ制御 / 非決定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
不確かな環境下で動作する離散事象システムにおいては，その状態遷移に非決定性が生じ，そのような非決定性を考慮した制御が必要となる．本研究では，非決定性離散事象システムの双模倣制御，模倣制御について考察し，不確かな環境下で動作する離散事象システムに対する実用的なスーパバイザ制御法を確立することを目的としている．
まず，状態遷移に非決定性を有するラベル付き遷移システムとしてモデル化された離散事象システムを対象とし，制御されたシステムが与えられた制御仕様と双模倣等価となることを要求する双模倣制御問題に取り組んだ．そして，対象システムの出力から現在の状態を推定するオブザーバに基づく制御器の構成方法を提案し，その制御器が双模倣制御問題の解となる条件を導出した．さらに，提案した構成方法の計算量解析を行い，対象システムの状態数に関しては指数オーダになるが，制御仕様の状態数に関しては多項式オーダとなることを明らかにした．この研究成果においては，対象システムの状態が完全に観測可能であるという仮定を必要とせず，この仮定を課している従来研究に比べ，より実用的な成果であるといえる．
上述の研究では，状態遷移に存在する非決定性を取り扱ったが，観測される事象の生起情報に非決定性が存在する場合も考えられる．そこで，事象の生起情報が対象システムの状態に依存し，しかも非決定性が存在するような離散事象システムを非決定性出力関数をもつMealyオートマトンでモデル化し，そのスーパバイザ制御についても考察した．そして，制御仕様を満足するノンブロッキングなスーパバイザが存在するための十分条件を導出し，その条件の検証方法を提案した．スーパバイザ制御に関する従来研究の多くは，観測される事象の生起情報は決定的であると仮定しており，この研究成果はそのような仮定を必要としないという意味で，より実用的な成果であるといえる．
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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
平成27年度では，非決定性オートマトンでモデル化された離散事象システムとその制御仕様に対して，生起した事象とオブザーバによる状態推定値に基づく双模倣制御問題の定式化を行い，双模倣制御問題の解となるスーパバイザが存在するための条件，およびその条件を判定するアルゴリズムとその計算量を明らかにすることを計画していた．
実際には，制御対象となる離散事象システムを出力を有するラベル付き遷移システムでモデル化し，対象システムの出力から現在の状態を推定するオブザーバに基づく制御器の構成方法の提案，その制御器が双模倣制御問題の解となる条件の導出，さらに，提案した構成方法の計算量解析を行った．この成果は査読付き学術論文誌IEICE Transactions on Fundamentalsに掲載されている．対象システムのモデル化方法を当初の研究計画から変更したが，おおむね計画していた研究を遂行することができたといえる．
さらに，観測される事象の生起情報に非決定性が存在するような場合の離散事象システムのスーパバイザ制御についても考察し，制御仕様を満足するノンブロッキングなスーパバイザが存在するための十分条件を導出し，その条件の検証方法を明らかにした．この成果は査読付き学術論文誌IEEE Transactions on Automatic Controlに掲載されている．
よって，研究はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，非決定性離散事象システムに対する双模倣制御問題の解が存在しない場合を考える．この場合，双模倣等価性の制約を弱める必要があり，仕様を満たさない動作は禁止すべきであるという観点から，制御されたシステムが制御仕様に模倣されることのみを要求する模倣制御問題について研究を行う．模倣制御問題においては，タスクの終了などを表す目標状態への到達可能性を保証するノンブロッキング性が要求されることから，事象の生起に関する許容性だけではなく，ノンブロッキング性も考慮したスーパバイザの構成アルゴリズムの開発を目指す．
また，現実の多くのシステムは，複数のサブシステムから構成されているとみなすことができる．このような場合には，全体システムに対して集中型のスーパバイザを構成するよりも，各サブシステム毎にローカルスーパバイザを構成する分散制御が望ましいと考えられる．分散制御においては，例えば，集中型と比べ個々のローカルスーパバイザの構成が容易であるといった利点がある．そこで，これまでに得られた双模倣制御，模倣制御に関する成果を分散制御に拡張し，制御問題の解となるスーパバイザを分散スーパバイザとして構成できる条件を明らかにする．
不確かな環境下で動作する離散事象システムの制御系においては，システムの動作の不具合などに対処するための診断システムを備えることで，制御系の信頼性を高めることができると考えられる．そこで，関連研究として，離散事象システムの診断に関する研究も進めていく．
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| Causes of Carryover |
特に研究成果発表のための外国旅費において，航空運賃が当初想定していた価格よりも安価であったため，未使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
そのため，未使用額は次年度の研究成果発表のための外国旅費の一部に充てる計画である．
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