2014 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
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24246069
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三瓶 政一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252599)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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通りである．この中で本年度注力したのは，課題３，４，６，７である. 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に関する微分ゲームを用いた定式化により，家屋間の通信の有無によるダイナミクスの違いを解析した．課題４では，制御通信システムを対象とした即応性と信頼性を柔軟に満たすための非直交アクセス通信システムを確立した．また，その自律分散リソース管理のための機械学習法を提案し，その有効性を明らかにした。課題６では，ワイヤレス給電で駆動するバッテリレス人感センサネットワークとそれを活用した自動照明制御システムを構築した．オフィス内に分散配置された人感センサを用いて人の存在位置を推定し，その位置における照度が規定値を超える様に適応的に照明をON/OFF制御することによって，快適性を損なうことなく消費電力を約40%削減できることを確認した．課題７では，平成２７年度に実施される国際会議の組織化グループに参画し，その中で研究分野の発表が数多く集まるとともに，我々の研究成果が発表できる環境を整えるための作業を行った．
そのほか，課題５に関しては，ネットワークの論理構成に拘束されることなく，端末群が互いに協力して媒体予約を行い，予約した無線周波数資源を協調して伝送に利用するための媒体アクセス制御プロトコルを提案し，その有効性を明らかにした．
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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
研究は，全体的にはおおむね順調に進められている．実験については，電力制御の対象を大学内の学生居室の照明制御とし，センサ電力については，無線を用いた電力給電を考案し，実験システムを構築すると同時に，照明制御を行うプロトコルを開発した．なお，当初の太陽光発電を用いた分散制御をこのようなシステムに変えたのは昨年度の決定事項である．今年度は，電力消費を考慮した照明制御を実現するアルゴリズムを開発し，人の動きと共に照明を自動的に制御できるところまで達成した．
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，分散制御に関するアルゴリズム開発はだいぶ進み，ゲーム理論の適用，機械学習の適用などが実現できた．今後，理論体系化に向けて進む予定である．
課題７の成果の社会還元については，IEEEで毎年実施している国際会議を平成２７年に東京で実施する準備作業を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度，無線分散ネットワークの制御回線への適用として，無線ネットワークの低遅延化や自律的無線リソースの割り当てについてはだいぶ検討が進んだので，それを踏まえて一定の信頼性があるネットワークを制御回線として利用するための理論体系の構築について検討する．また，回線の信頼性を制御パラメータに組み込むためのアルゴリズム開発を検討する予定である．LED照明の実験については，スケジュール型アルゴリズムだけでなく，イベントドリブン型アルゴリズムを適用したセンサネットワークへと発展させ，制御システム自体の消費電力を削減する予定である．
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