2014 Fiscal Year Annual Research Report
無線機器制御のための制御レイヤと通信レイヤの統合最適化に関する研究
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25870313
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 健太郎 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助教 (40583878)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 制御通信 / 無線制御 / 統合最適化 / 最適受信機 / 適応誤り訂正符号化 / 状態推定 / 最適制御 / ロバスト制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
産業機器やロボットを無線により遠隔制御を行う制御システムについて，制御レイヤの情報に基づいて無線通信レイヤの性能向上を図るという新たな取り組みにより，無線フィードバック制御システムの性能向上を図った．制御の理論を応用した最適受信機，及び，適応誤り訂正を並行して検討を進めた．平成25年度に，制御機器の数学モデルをベースとした予測制御の理論解析を行い，方式設計を行った．計算機シミュレーションにより提案方式の通信レイヤの性能と制御レイヤの性能の両面より提案方式の有効性を示した．平成26年度に，前年度の検討結果を踏まえつつ，制御機器の数学モデルの不確かさを考慮したロバストな制御システムへと議論を展開し，より現実的な制御系における無線フィードバック制御の性能を明らかにした．計算機シミュレーションだけでなく，実機実験による性能解析も行った．全体を通しての成果概要は下記の通りである．
(1) 制御の理論を応用した最適受信機：制御対象からフィードバックされる状態量を受信する際に予測した状態量を利用した信号判定を行う受信機を設計し，無線通信路誤りの低減と制御品質の向上を実現した．
(2) 制御の理論を応用した適応誤り訂正：コントローラにおいて制御対象の先の動作を予測し，制御の誤差がより小さくなる誤り訂正能力・通信レートへと切り替える誤り訂正符号化方式を設計し，制御品質の向上を実現した．
(3) 制御機器の数学モデルの不確かさを考慮した議論展開：制御モデルの不確かさを考慮したロバスト制御設計とそれを考慮しない制御設計について，パケットロス環境下での制御品質の比較評価を行い，単純なロバスト制御の適用では制御性能の向上は得られないことを示した．また，回転型倒立振子を用いた実機実験により，軌道予測の数学モデルの正確さを単に上げるだけでは，パケットロス環境下において制御性能の向上は得られないことを示した．
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