2014 Fiscal Year Research-status Report
過渡応答データに基づく可視化技術を用いたパラメータ空間設計法の構築
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26420419
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
佐伯 正美 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60144325)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 制御系CAD / パラメータ空間設計 / ３次可視化 / ボリュームレンダリング / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，申請者のいままでの成果を発展させて，３次元可視化に基づくパラメータ空間法を構築し，２つの制御系設計問題に対する設計法を確立することである．ひとつは線形制御器を凌駕する性能を発揮する非線形制御器の設計問題であり，もうひとつはパラメータ空間を利用した最適制御理論の評価関数の重みの選定問題である．本年度には，以下の２つのことを行った．
評価関数値のボリュームデータが与えられる場合に，このデータを用いて３次元パラメータ空間における等値面を描画するソフトウエアをMATLAB上で作成した．この描画システムを用いると，複数の等値面を重ねて描け，複数の仕様を同時に満たすパラメータ値を容易に見つけることができる．これにより目標の半分が達成できた．このシステムの改良と種々の制御問題に対するボリュームデータの高速計算が今後の検討課題となる．
この等値面の描画システムを非線形補償器であるSPANフィルタの設計問題に適用した．数式モデルが与えられる場合を検討し，閉ループ系のステップ応答をシミュレーションで求め，オーバーシュート，アンダーシュート，整定時間の３つの評価指標を計算し，ボリュームデータを求めた．これにより適切なパラメータ値が容易に見つけられた．非最小位相系のフィードバック系に対して，SPANフィルタを用いることでアンダーシュートが改善されたが，この数値実験では改善幅はあまり大きくないことが分かった．
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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
許容集合の描画システムの開発については，描画システムをMATLABで構築する目的は基本的に達成された．今回はSPANフィルタの設計問題に対して構築したが，今後は，一般のボリュームデータに対して汎用的に扱えるようにシステムの改善をおこなう予定である．２６年度の計画の半分は当初の計画通りにすすんでいる．
SPAN非線形制御器の設計については，平成２７年度に行う予定であったが，上記の描画システムの開発が早めに進んだので，前倒し２６年度に行った．描画の表示や解を容易に見つけることができたので，有効性が確認でき大幅に進展した．この場合には数式モデルが与えられるとした場合を扱っており，シミュレーションでのステップ応答計算を数万回おこなった．MATLABでの最も簡単なparforを用いた並列計算でも数分で計算できることを確認した．
L2ゲインの高速計算アルゴリズムについては，予算の都合で予定していたGPUボードの購入は行わずに，高機能パーソナルコンピュータのGPUを購入した．この検討は２７年度におこなう予定である．
以上のように，予定以上に進展した部分と後回しになった部分があるので，ほぼ順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
２７年度はL２ゲインの高速計算アルゴリズムの開発と数式モデルが与えられる場合のパラメータ空間設計法を引き続き検討する．２６年度におこなったボリュームデータの計算では，parforを用いた計算をおこなった．その理由は，この検討を通して，GPUを用いた並列計算やsimulinkとparforを組み合わせた並列計算をおくなうことが容易でないことが分かったことによる．これらの適用法については今後も引き続き検討する．
上記はプログラミング方法の選定による高速化である．これに対して，計算アルゴリズムの改善による高速化も検討する．今まではすべての格子点で評価関数値を計算しており，多大な計算を要した．その代わりに，飛び飛びの格子点でのみ評価関数値を計算し，残りの格子点は内挿計算で求める近似計算を検討する．さらに，詳細に求めたい等値面の近傍の格子点を選定し，その点の評価関数を追加計算しボリュームデータを更新する方法を検討する．
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| Causes of Carryover |
GPUのボードが購入できず，パソコンのGPUを購入したために出費が結果として少なくなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
旅費や電子部品費などで使用する計画です．
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