2013 Fiscal Year Annual Research Report
無線分散ネットワークを活用した分散型制御システム理論の構築
| Project/Area Number |
24246069
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
三瓶 政一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252599)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪口 啓 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80323799)
タン ザカン 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80599340)
衣斐 信介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10448087)
宮本 伸一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50252614)
山本 高至 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (30423015)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 無線分散ネットワーク / 分散制御システム / ネットワーク制御 / スマートグリッド |
|---|
| Research Abstract |
本研究課題は，（課題1) 制御遅延を考慮したネットワーク情報理論の構築，（課題2) 多次元信号処理を用いた階層型多重アクセス通信路の高度化，（課題3) 分散制御アルゴリズムの構築，（課題4) 機械学習を活用した制御アルゴリズムの構築，（課題5) ネット
ワーク制御理論の構築，（課題6) 階層型電力制御ネットワーク試作システムの構築，（課題7) 研究成果の社会還元，という７つの課題で構成されている．各課題の具体的成果は以下のとおりである．
課題1は，複数の中継回線経由で伝送した際の受信処理を中心に検討した．課題2では，分散型電力制御を実現するための基幹回線無線中継ネットワークを構築した．中継ノードを配置する際，末端デバイスの消費電力を低減する様設置場所の準最適化やルーティングプロトコルの改良を行った．課題3では，複数家屋間のエネルギーマネジメントシステムを微分ゲームを用いて定式化し，家屋間の通信の有無によるダイナミクスの違いを解析するフレームワークを作成した．課題4では，相関の影響を考慮したメッセージパッシングアルゴリズムを検討した．課題5では，下位層での自律的信号処理によって上位層に委ねる調整の幅を縮小し，それによって系全体を安定化させるためのアルゴリズムを検討した．課題6では，本研究課題の主テーマである分散型電力制御ネットワークの試作を行った．アクチュエータは，そもそもの節電効果も考慮してオフィス内のLED照明とし，センサはオフィスに散撒かれた人感センサ，人感センサと制御サーバ間はIEEE802.15.4gを拡張した無線マルチホップ中継ネットワークにより構築した．課題7については，来年度東京で国際会議を開催する方向で，ジョージア工科大学の先生と準備を進めることがほぼ決まった状況である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画全体のテーマは，研究実績の概要でのべたように、本年度計画に対してそれぞれ順調に進められている．なお，実験設備の準備については，予算が不足していることと小型電源の急速な普及を考慮し，研究目標を維持したまま，実現するシステム形態に変更を加えた．具体的には，本研究の目標である電力消費の効率化にあたって，当初想定していた太陽光電源を含めた電力調整において，太陽光電源の使用をやめ，その代わりに分散型小型電源に適用するというものであり，電源の種類を変えたというだけなので，目標は維持されていると考えられる．今後も，この計画にしたがって研究を進める予定である．
なお，無線分散ネットワークを前提とした制御理論については，まだスタートして間もないこともあり，試行錯誤の最中といえる．これについては，制御回線に無線を導入するというこれまでの考えを少し変更し，無線分散ネットワークを基盤にした制御回線という，少し違う見方での検討も必要かもしれない．これについては平成26年度に検討する予定である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本プロジェクトとして，個別のテーマとしては順調に推移しているが，制御理論との接点については，まだ考えなくてはいけないことが多い．その主な原因として，これまでの制御理論は，有線ネットワークに基づいて誤りも遅延もない状況を作り出し，最高の信頼性の下で実現していた世界であるところが大きい．研究当初は，誤りや遅延の影響をどう評価するのか，また，どのようにして誤りや遅延を抑制するのかという検討をすべきと考えていたが，無線ネットワーク自体は，ネットワークの信頼性は99%程度という，100%ではない値の信頼性が設定され，その前提で運用されているものなので，このことを制御回線でどのように取り込むかが大きな課題となる．
この対応策については平成26年度にも引き続き考えるが，1つの可能性としては，制御回線の発想を変え，誤りの発生原因である受信信号の硬判定結果を軟判定結果としてメッセージの信頼性情報を含む情報ととらえ，信頼性の伝達回路としての無線リンクを，制御回線でどのように生かすべきか，また，信頼性制御を無線分散ネットワークでどのように実現するべきかというスタンスで考える必要があるのではないかというも考えている．平成26年度は，これについて考察し，可能であれば，無線分散ネットワークを導入した新しい制御理論の構築をも検討する予定である．
|
