2021 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 – 2023-03-31
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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する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．対象システムとその制御仕様に対して，それらの双模倣等価性を要求する双模倣制御問題の解となるスーパバイザが必ずしも存在するとは限らない．その場合，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を解くことになる．前年度には，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．しかし，その構成法では，システムで生起するすべての事象の生起が観測可能であることが要求されていた．そこで，今年度では，その適用可能性を広げるため，一部の事象の生起のみが観測可能である部分観測の場合にも適用できるように最大許容スーパバイザの構成法を拡張した．
また，現実にはシステムに対して複数の仕様を同時に満足することが要求される．そのような場合には，複数の仕様に対して単一のスーパバイザを構成するのではなく，仕様ごとにスーパバイザを構成するモジュラアプローチを用いることにより，スーパバイザを構成するための計算量が軽減される．さらに，一部の仕様に変更が生じた場合，変更された仕様に対するスーパバイザのみを再構成すればよい，という利点がある．そこで，本研究では，複数の仕様に対する最大許容スーパバイザがモジュラアプローチにより構成できることを明らかにした．さらに，複数のサブシステムからなる合成システムに対して，各サブシステムごとに仕様が与えられる場合についても考察した．そして，各サブシステムごとにスーパバイザを構成するモジュラアプローチにより，最大許容スーパバイザが得られる条件を明らかにした．
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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
研究実施計画では，非決定性オートマトンでモデル化された対象システムとその制御仕様に対して，まずは制御されたシステムと仕様が双模倣等価となるスーパバイザを構成する双模倣制御問題を解決することとしていた．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必要十分条件，およびそのようなスーパバイザが存在する場合のその構成法をすでに明らかにし，その成果は制御工学の分野でのトップジャーナルであるAutomaticaにRegular Paperとして掲載されている．
つぎに，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おいて，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のみを要求する模倣制御問題に取り組み，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．システムで生起するすべての事象の生起が観測可能な完全観測のもとでの構成法は，Technical Noteとしてであるが，Automaticaと並んで制御工学の分野でのトップジャーナルであるIEEE Transactions on Automatic Controlに掲載され，さらに事象の部分観測のもとでも適用できるように拡張された構成法はAutomaticaにRegular Paperとして掲載されている．
さらに，対象システムが複数のサブシステムからなる合成システムとしてモデル化され，各サブシステムごとに仕様が与えられる場合の模倣制御問題において，各サブシステムごとにスーパバイザを構成するモジュラアプローチにより，最大許容スーパバイザが分散的に構成できる条件を示した．この成果は国際論文誌IEEE Control Systems Lettersに掲載されている．
このように，研究実施計画に示された課題はほぼ解決されており，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 |
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において，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な最大許容スーパバイザの構成法を確立し，模倣制御問題に関する研究を完結させる．
また，このような制御問題に加え，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．
得られた成果は，国際論文誌や国際会議において発表する予定である．
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた学会がすべてオンライン開催となり，旅費の支出がなく，次年度使用額が生じた．翌年度は多くの学会の現地開催が見込まれ，次年度使用額を翌年度の旅費および学会参加費に充てる予定である．
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