2020 Fiscal Year Research-status Report
ネットワーク環境下で異なる構造を有する複雑大規模系の創発を含む適応型協調制御方式
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18K04221
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| Research Institution | The Institute of Statistical Mathematics |
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Principal Investigator |
宮里 義彦 統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (30174155)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 制御理論 / 適応学習制御 / 非線形制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では異なる構造を有する部分システムから構成される複雑大規模系に対して，ネットワーク環境下における通信の様々な制約を考慮しつつ，全体的あるいは部分的な情報のフィードバックで全システムを統合化し協調的な動作を実現する適応型協調制御方式の開発を行う．特にあらかじめ設定された制御目的と各部分システムの役割分担に固執せず，適宜，全体の目的達成のために個々の役割分担をも適応的に再調整する機能を有する（創発を含む）高次の適応型システムの構築を考えている．この研究の遂行により制御理論，適応学習制御，知的制御，知識科学の従来の枠組みを拡張するだけでなく，大規模で複雑な混合システムの創発を含む協調制御の実現という観点から，関連分野を統合する新たな研究領域の創成とその理論体系・基礎原理の整備も視野に含めている．
今年度も力学系を構成要素として含む大規模系（多体系）に対して，ネットワークグラフを用いて表される相互の通信制約を考慮して，特定の物体に対して自立的に合意形成制御を実現する非線形適応H∞制御方式の構築を行った．システムの特性や適応機構の不確定性，および相互情報の不完全な伝達などを，非線形H∞制御問題の外乱として定式化し，適応制御と非線形制御により安定性を確保しつつ，制御システム全体の性能を厳密に指定できる設計論の開発を行った．
特に機械系などのEuler-Lagrangeシステムに対する無向グラフおよび有向グラフ上の合意形成制御において，追従すべきリーダの信号の情報をその生成モデルから取得し，非線形H∞制御問題としての定式化と適応制御と非線形制御による安定化を並列させることで，漸近的にコンセンサス追従が達成される設計論を開発し，その結果を発表した．さらに有向グラフ上で無限次元のスペクトルが存在する放物型分布定数系の有限次元合意形成制御方式を開発し，成果としてまとめた．
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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
特定の線形系に対する合意形成制御から研究を開始し，その後，漸近安定性を達成する手法の開発や，無限次元のモードを有する双曲型分布定数系の適応的な合意形成制御方式の開発，さらに入力非線形特性が存在する場合の対処方法の開発など，制御手法について対象についても機能や適用範囲を広げるだけでなく，通信構造が無向グラフに加えて有向グラフで規定される場合の設計法についても基本的な結果を得て，それぞれについて新たな制御方式を開発している．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでと同様に様々な対象についてフォーメーション制御やコンセンサス制御に代表されるマルチエージェントシステムの制御方式を開発しその動作を解析するとともに，有向グラフ上の合意形成制御方式の拡張，無限次元系や一般線形系，離散事象システム，及びそれらが混在する場合への拡張についても考察の対象を広げて，創発を含む調和行動実現のための制御原理を構築する研究を継続する．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響により当初参加予定であった国際学会 (MTNS2020 (2020年8月に英国開催の予定であった)) の1年間の延期（2021年8月に延期されたが，2021年4月に開催中止が最終的に決定）を初めとして，多くの国内外の会議が中止またはオンライン開催となり，出張旅費の支出がゼロとなったために，次年度使用額が生じた．
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