2014 Fiscal Year Research-status Report
情報量評価に基づく制御－通信融合系の性能限界の解析と設計法の構築
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25820182
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
新銀 秀徳 山口大学, 理工学研究科, 助教 (60535243)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ネットワーク化制御 / 通信 / SN比 / オブザーバ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有界振幅ノイズを受ける伝送路を介した推定と制御に必要な自乗SN比の理論限界値を明らかにするとともに、オブザーバーにもとづく制御系の構成方法を示した。前年度までの研究において、有界ノイズの下でのSN比の限界値が制御対象の不安定極の積の絶対値として表わされることを示している。この中で、SN比を最小化するための制御則は、伝送ビット率を最小にするとして知られているものをもちいることで構成できることが明らかとなった。しかしながら、この制御則では送信時におこなう符号化に時変で多次元の量子化をともなうため、伝送データを削減する反面、計算量を増大させるという問題がある。この問題を解決するため、安定性の条件とSN比の評価規範に対する新たな枠組みを与え、限界値の導出とより簡易な制御則の構成をおこなった。具体的には、安定化に対する条件を内部状態の平衡点まわりへの収束へと緩和し、SN比の評価規範をブロック化した系列に対する自乗値の時間平均により評価する枠組みを考案した。その上で、一入出力システムの安定化に必要なSN比の限界値が不安定極の絶対値の積の自乗になることを明らかにした。また、SN比を最小化するための制御則が、線形制御において一般的な状態フィードバック制御則とオブザーバを用いて構成できることを示した。さらに、本結果を多入出力システムのフィードバックをともなう伝送路を介した制御へと拡張し、SN比の限界値が上述の値で与えられることを示し、SN比を最小化するための制御則が受信用と送信用の二種類のオブザーバを併用することで構成されることを明らかにした。これらの結果から、一入出力システムでは、通信においてフィードバックがない状況下でも、制御のためのフィードバックを利用することで、フィードバックがある場合と変わらない限界を与えることが明らかとなった。
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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
有界なノイズの下で推定と制御に必要なSN比の限界解析において新た枠組みを与えるとともに理論的な限界値を求めることができた。また、SN比を最小化するための制御則を実用的な形で提示することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、伝送レート制約とノイズ環境下での小型無人航空機の制御実験をおこなう予定である。機体搭載カメラにをもちいた自動旋回制御および地上設置カメラをもちいた自動着陸制御を想定しており、制御対象である航空機のダイナミクスに関する先見情報を利用した効率的な画像情報の伝送による対象物の補足を試みる。また、理論面では、主成分分析の考え方にもとづいてノイズ耐性の高い状態成分を明らかし、これを制御にもちいることで伝送制約のもとで高性能を実現する制御則を考案したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
当該年度に行う実験のために購入する予定であった機器の一部が、既にある機器を使用することで実施可能であったため。また、実験に関する研究成果発表を次年度に行うことになったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度行う実験に関する研究成果の発表のために使用する予定である。
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