2020 Fiscal Year Research-status Report
Supervisory Control of Nondeterministic Discrete Event Systems Based on the Notion of Bisimilarity
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18K04201
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
高井 重昌 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60243177)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，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，一般的なスーパバイザ制御理論を確立することを目的としている．そのような離散事象システムと制御仕様に対する一般的な制御問題として，制御されたシステムと制御仕様が双模倣となるようなスーパバイザを構成する双模倣制御問題がある．
双模倣制御問題の解となるスーパバイザの存在性の判定，および存在する場合のスーパバイザの構成法の計算量は，対象システムと制御仕様の状態数に関して指数オーダである．制御仕様が決定性のオートマトンでモデル化される特別な場合において，双模倣制御問題の解となるスーパバイザの存在性が多項式オーダで検証できることを示した研究があるが，そこでは，対象システムで生起するすべての事象が観測可能である完全観測が仮定されている．そこで本研究では，この先行研究の結果を，対象システムの一部の事象のみが観測可能な部分観測の場合に拡張し，制御仕様が決定性のオートマトンでモデル化される場合は，事象の部分観測のもとでもスーパバイザの存在性が多項式オーダで検証できることを明らかにした．
双模倣制御問題の解となるスーパバイザが存在しない場合には，双模倣等価性という要求を緩和し，緩和された要求に対してスーパバイザを構成する必要がある．そこで，制御されたシステムの振舞い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考察した．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を要求しない特別な場合に関してではあるが，スーパバイザの最適性の指標である許容性に関して最適な，最大許容スーパバイザの構成法を開発した．構成した最大許容スーパバイザの制御動作のもとでは，ノンブロッキング性は保証されないが，仕様を満たさないシステムの振舞いは禁止され，その意味で，システムの安全性は保証される．
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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
当初の研究計画では，令和2年度までに，得られた双模倣制御，模倣制御に関する成果を，事象の生起の部分観測の場合へ拡張することを目標としていた．
令和元年度に得られた双模倣制御に関する成果の部分観測の場合への拡張については，他の研究者により行われてしまったが，本研究により，制御仕様が決定性のオートマトンでモデル化される場合は，部分観測のもとでもスーパバイザの存在性が多項式オーダで検証できることを明らかにした．この成果は学術論文誌IEICE Transactions on Fundamentalsに掲載されている．
模倣制御に関しては，事象の完全観測のもとで，ノンブロッキング性を要求しない特別な場合の最大許容スーパバイザの構成法についての成果が，インパクトファクターが5.625であり制御工学の分野でトップジャーナルであるIEEE Transactions on Automatic Controlに掲載されることが決定している．さらに，ノンブロッキング性を保証する最大許容スーパバイザの構成法，および部分観測の場合への拡張に関する研究もほぼ完成しており，現在，学術論文誌へ投稿中である．
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 |
まずは，非決定性オートマトンにより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，制御されたシステムの振舞いが制御仕様に模倣されることを要求する模倣制御問題の解となる最大許容スーパバイザの構成法に関する研究を完結させる．
そして，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，ネットワーク化制御系への適用のため，複数のローカルスーパバイザによる分散制御へと拡張する．また，時間に関する仕様にも対処できるように，得られた成果をリアルタイムシステムのモデルである時間付き離散事象システムへと拡張する．
これらの制御問題に加え，制御系の信頼性を高めることを目的に，システム内での故障事象の生起などを検出するための診断システムに関する研究にも取り組む．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により，参加を予定していた学会，研究会がオンライン開催もしくは中止となったため，旅費の支出がなくなり，次年度使用額が生じた．そこで，次年度使用額を旅費に充てる計画である．
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