2014 Fiscal Year Annual Research Report
サイバーフィジカルシステムにおける制御とスケジューリングの協調設計
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24360164
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
潮 俊光 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30184998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
滝本 隆 北九州工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60581220)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 制御工学 / システム工学 / サイバーフィジカルシステム / センサネットワーク / 事象駆動型制御 / 強化学習 / 操作支援システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複数のセンサノードとフュージョンセンターから構成されるセンサネットワークを考えた．観測回数が多いほど状態推定値の不確実性尺度であるエントロピーは減少するが, センシングとセンシングデータの送信によりエネルギー消費やデータ通信量などの観測コストが増加する.観測コストとエントロピーの二つの評価指標をもとに各センサノードでの観測スケジュールを求める問題をこの二つの指標の重みづけ和を目的関数とする最適化問題として定式化した．さらに，観測するか否かを表す二値変数を連続緩和して得られる最適化問題が凸計画問題になることを利用して，指定された有限区間における最適な観測スケジュールを効率的に求めた．トラッキング問題へ適用して，シミュレーションにより本手法の有効性を確認した．
ネットワーク化制御において，ネットワークでのデータ転送や計算機での計算遅延を総称してネットワーク遅延と呼ぶ．ネットワーク遅延はネットワークの状況に依存して変化する．そこで，制御対象の不確かさだけでなくネットワーク遅延の不確かさにも同時に適応して，最適制御ゲインを学習する強化学習法を提案した．クアッドロータヘリのホバリング制御に適用して，シミュレーションにより，最適ゲインが学習できることを確認した．さらに，伝送データ数を減らすために，センサにおいて観測データがある条件を満たしたときのみデータを制御器に伝送する事象駆動型１型サーボ系の構成方法を提案した．
複数の無人飛行体(UAV)を一人の操作者が操作するときの支援を行うシステムの基本構想を検討した．様々なデータをリアルタイムに処理する必要があるので，クラウドコンピューティングの利用を前提にCLASS(CLoud Assisted Sensing and Supervision)というシステムアーキテクチャを提案した．今後はこのシステムの実装を行い，その有効性を検証する．
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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
本研究課題は，（１）複数の無人飛行体（UAV）の制御・センシングに関する問題，（２）UAVの操作に必要なネットワークを介した制御系の設計に関する問題，（３）操作支援システムの構築の３つのサブテーマに分かれて研究を実施した．サブテーマ（１）と（２）については，計画通りの研究成果を得ている．サブテーマ（３）については，そのアーキテクチャの設計に時間がかかった．その主な原因は，支援システムの中核をなすコーディネータなどの構成要素をクラウドコンピューティング上で実装することに変更したことによる．しかし，今後クライドコンピューティングがますます使いやすくなるので，この変更は，将来的にはより高機能なシステムの開発につながると期待できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
理論研究においては，ネットワーク化制御では，クラウドを利用した制御系の設計法の開発を進め，ネットワークリソースの効率的な利用を目指す．UAVのロバストな最適制御法を開発するために，UAVのモデルの不確かさについて検討する．また，複数のUAVを一人で操作するシステムCLASSの実装を早急に進め，実証実験を行う．
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| Causes of Carryover |
複数のUAVの操作支援システムであるCLASSに関する研究成果の発表が平成２７年４月に開催される国際会議「2015 International Conference on Cyber-Physical Systems」で発表することになり，そのための出張旅費が未使用額として生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
CLASSに関する研究成果，理論研究成果の発表のための外国及び国内出張旅費に充てたい．また，最新の研究資料（国際会議の予稿集，新刊の専門書など）の購入，及びCLASSの実装に必要となる部品の購入に充てたい．
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Research Products
(15 results)
