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

• 研究課題/領域番号: 24360164
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 潮 俊光 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30184998)
• 研究分担者: 滝本 隆 北九州工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60581220)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2012年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: システム制御工学 / サイバーフィジカルシステム / スケジューリング / 事象駆動型制御 / ネットワーク / 人間機械系 / クアッドロータ / メディエータ / スーパバイザ制御 / 制御工学 / システム工学 / 強化学習 / 操作支援システム / センサネットワーク / ジョブスキッピング / マルチホップネットワーク / クアッドロータヘリ

研究成果の概要

物理システムである制御対象と制御入力を計算する計算機システムがネットワークなどを介してデータの送受信を行うサイバーフィジカルシステムでの制御とスケジューリングに関する基礎的な問題について検討した．特に，マルチタスクシステムにおける過負荷状態を回避するためのジョブスキッピングの下での最適制御法，マルチホップネットワークを用いてデータの送受信を行うときの制御とデータ送信の協調的スケジューリング，事象駆動型制御を用いたデータ送信量の削減，オートメーションサプライズの発生を操作者に知らせる警報システムの開発などを行った．さらに，クアッドロータ群の監視システムを開発し，その実機実験を行った．

研究成果

• [雑誌論文] プリエンプティブ制御時間付きペトリネットのSMT論理式表現と分散メディエータへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田 佳樹， 潮 俊光
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 60 ページ: 518-524
  • NAID: 130005394714
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimal Digital Control with Uncertain Network Delay of Linear Systems Using Reinforcement Learning (2016)
  • 著者名/発表者名: Taishi Fujii, Toshimitsu Ushio
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E99.A 号: 2 ページ: 454-461
  • DOI: 10.1587/transfun.E99.A.454
  • NAID: 130005121532
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Bisimulation-Based Design of User Interface With Alerts Avoiding Automation Surprises (2016)
  • 著者名/発表者名: Daiki Ishii, Toshimitsu Ushio
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Human-Machine Systems 巻: 62 号: 2 ページ: 316-323
  • DOI: 10.1109/thms.2014.2360892
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic State-Derivative Feedback Controller for Uncertain Equilibrium Point Stabilization (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takimoto, Takashi Shigekuni
  • 雑誌名: International Journal of Control and Automation 巻: 9 号: 1 ページ: 201-208
  • DOI: 10.14257/ijca.2016.9.1.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] 離散時間システムに対する計算遅延を考慮した事象駆動1型サーボ系の設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩平, 潮俊光
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌A 巻: J98-A ページ: 389-397
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] プロセッサ故障に伴う過負荷状態の回避を考慮した最適出力フィードバック制御器の設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉本達也, 潮俊光, 安積卓也
  • 雑誌名: 情報処理学会論文誌 巻: 56 ページ: 1560-1567
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive Assignment of Deadline and Clock Frequency in Real-Time Embedded Control Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yoshimoto, Toshimitsu Ushio, and Takuya Azumi
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 1 ページ: 323-330
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.323
  • NAID: 130004770923
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SMTを用いた分散リアルタイムシステムのタスク配置とスケジューリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂井 勇哉，潮 俊光，中村 祐一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌A 巻: J97-A ページ: 574-583
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Self-Triggered Predictive Control with Time-Dependent Activation Costs of Mixed Logical Dynamical Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Shogo Nakao, Toshimitsu Ushio
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E97.A 号: 2 ページ: 476-483
  • DOI: 10.1587/transfun.E97.A.476
  • NAID: 130003394737
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] SMTを用いた分散リアルタイムシステムのタスク配置とスケジューリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂井勇哉，潮俊光，中村祐一
  • 雑誌名: 電子情報通信学会和文論文誌Ａ 巻: J97-A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-scheduling of Communication and Control of Multi-Hop Control Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuki Nanamori, Toshimitsu Ushio
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E96.A 号: 5 ページ: 878-885
  • DOI: 10.1587/transfun.E96.A.878
  • NAID: 10031193762
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] 離散事象システムのスーパバイザ制御-VI: 余代数を用いたアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 潮俊光, 神志那純
  • 雑誌名: システム/制御/情報 巻: 57 ページ: 43-50
• [雑誌論文] Potential Game Based Distributed Control for Voronoi Coverage Problems with Obstacle Avoidance (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Teraoka, T. Ushio, T. Kanazawa
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E95.A 号: 7 ページ: 1156-1163
  • DOI: 10.1587/transfun.E95.A.1156
  • NAID: 10031020562
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [学会発表] 深層強化学習を用いた車両系の最適経路探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 増田直之，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-22
• [学会発表] M-行列を用いた複合システムの分散事象駆動型制御系の設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田健一，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 名城大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-22
• [学会発表] マルチエージェントシステムのピニング合意における零点の生協についての一考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂口聡範，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-01-26
• [学会発表] 時間情報を持つユーザモデルを用いた人間機械系におけるモードコンフュージョンの検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田佳樹，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: 神戸情報大学院大学（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] Development of Quad-rotor Type Underwater Robot for Fixed-point Observation (2016)
  • 著者名/発表者名: Tenga Tanaka, Hidetaka Fujii, Takayuki Matsuo, Takashi Takimoto
  • 学会等名: Autonomous Underwater Vehicles 2016
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-11-07
  • 国際学会
• [学会発表] 交替模倣関係によるオートメーションサプライズの検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田佳樹，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-20
• [学会発表] Supervisory Control of Concurrent Discrete Event Systems with Local Linear Temporal Logic Specifications (2016)
  • 著者名/発表者名: Ami Sakakibara, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: The 31st International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: 自治会館（沖縄県・那覇市）
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Energy-base Deadlock-free Supervisory Control of Quantitative Discrete Event Systems under Partial Observation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasinee Pruekprasert, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: The 31st International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: 自治会館（沖縄県・那覇市）
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Event-Triggered Minimal-Order Observer for Linear Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Fukuda, Kohei Fujita, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: The 2nd International Conference on Event-Based Control, Communication and Signal Processing
  • 発表場所: クラクフ（ポーランド）
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] 屋外環境下におけるマルチローターヘリコプターの編隊飛行制御システム (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀 航, 滝本 隆, 石井 和男
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] クラウドコンピューティングを用いた複数のUAVの遠隔操作支援システムの実装 (2016)
  • 著者名/発表者名: 重國高志，安積卓也，潮俊光，滝本隆
  • 学会等名: 情報処理学会第７８回全国大会
  • 発表場所: 慶応義塾大学矢上キャンパス （横浜市・神奈川県）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] 分散制御システムに対する最小次元オブザーバを用いた事象駆動出力フィードバック制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩平，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: しいのき迎賓館 (金沢市・石川県)
  • 年月日: 2016-01-25
• [学会発表] ネットワーク遅延がある出力フィードバックネットワーク化制御系への強化学習の応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田大嗣，潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: しいのき迎賓館 (金沢市・石川県)
  • 年月日: 2016-01-25
• [学会発表] Learning an Optimal Control Policy for a Markov Decision Process Under Linear Temporal Logic Specifications (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Hiromoto, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 2015 IEEE Symposium on Adaptive Dynamic Programming and Reinforcement Learning
  • 発表場所: Cape Town (South Africa)
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] RL-Based Optimal Networked Control Considering Network Delay of Discrete-Time Linear Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Taishi Fujita, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: European Control Conference 2015
  • 発表場所: Linz (Austria)
  • 年月日: 2015-07-15
  • 国際学会
• [学会発表] 「Lネットワーク遅延がある線形離散時間システムの強化学習を用いた最適制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田大嗣，潮俊光
  • 学会等名: 第５９回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部 (大阪市・大阪府)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] L時間の計算遅延を考慮した事象駆動1型サーボ系の設計-- 離散時間システムの場合 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩平，潮俊光
  • 学会等名: 第５９回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部 (大阪市・大阪府)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] 一人の操作者による複数のUAVの遠隔操作支援へのクラウドコンピューティングの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 重國高志, 潮俊光, 安積卓也
  • 学会等名: 第５９回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部 (大阪市・大阪府)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] Cloud-Assisted Sensing and Supervision of Multiple Unmanned Aerial Vehicles by a Single Operator (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shigekuni, Toshimitsu Ushio, Takuya Azumi
  • 学会等名: ACM/IEEE 6th International Conference on Cyber-Physical Systems
  • 発表場所: Seattle (USA)
  • 年月日: 2015-04-14
  • 国際学会
• [学会発表] CPSを意識したディジタル制御理論入門 (2015)
  • 著者名/発表者名: 潮俊光
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県，草津市）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] サイバーフィジカルシステムに対するオブザーバの一設計法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 溝口将史，潮俊光
  • 学会等名: 2015年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県，草津市）
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-13
• [学会発表] センサネットワークによるカルマンフィルタリングのためのエネルギー消費と情報量を考慮した最適サンプリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井 健, 潮 俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: ブランナールみささ（鳥取県，三朝町）
  • 年月日: 2015-01-26
• [学会発表] Reinfrocement Learning-based Optimal Control Considering L Computation Time Delay of Linear Discrete-time Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Taishi Fujita and Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 2014 IEEE Symposium on Adaptive Dynamic Programming and Reinforcement Learning
  • 発表場所: Orland (USA)
  • 年月日: 2014-12-09 – 2014-12-12
• [学会発表] Development of an unmanned autonomous flying wing for aerial observations (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Fukuda and Takashi Takimoto
  • 学会等名: 2014 14th International Conference on Control, Automation and Systems
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] Development of flying observation system with helium gas balloon and tilt rotors (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kubo, Akinori Sakaguch, and Takashi Takimoto
  • 学会等名: 2014 14th International Conference on Control, Automation and Systems
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-25
• [学会発表] 制御則の計算時間を考慮した線形離散時間システムの事象駆動1型サーボ系 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田浩平，潮俊光
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県，徳島市）
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-26
• [学会発表] Q-Learning-Based Optimal Digital Feedback Control with Computation Time Delay of Linear Discrete-Time Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Taishi Fujita and Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 21st International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systems
  • 発表場所: Groningen(Holland)
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] 観測のための小型自律飛行艇の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田拓生，滝本隆
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県，富山市）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] フォーメーション制御を利用したマルチローターヘリコプターによる観測システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 重國高志，滝本隆
  • 学会等名: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県，富山市）
  • 年月日: 2014-05-25 – 2014-05-29
• [学会発表] 算機ネットワークにおける依存関係のあるタスクの配置とスケジューリングへのSMTの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂井勇哉, 潮俊光, 中村祐一
  • 学会等名: 電子情報通信学会2013年総合大会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2013-03-20
• [学会発表] メカニズムデザインを用いた虚偽の申告に頑健なQOS公平化リソース配分 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木優介, 金澤尚史, 潮俊光
  • 学会等名: 第13回計測自動制御学会制御部門大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] SMTソルバーを用いた計算機ネットワークにおける周期タスクのリソース割り当てとスジューリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂井勇哉, 堋俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Capitation Tax Based Control of Multipopulation Replicator Dynamics under Incomplete Information (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Morimoto, T. Kanazawa, T. Ushio
  • 学会等名: Proc. 2012 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
  • 発表場所: 韓国・ソウル
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] 空撮のための自律型Quadrotorヘリコプターの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重國高志, 滝本隆
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部 福岡講演会2012
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-29
• [学会発表] メカニズムデザインに基づくマルチティサーバシステムのQOS公平化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木優介, 金澤尚史, 潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] マルチホップ制御ネットワークにおける通信と制御の協調スケジューリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 斜森泰樹, 潮俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システム数理と応用研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Four Rotor Robotを用いた航空写真撮影システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河野達也, 滝本隆, 久池井茂
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2012
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] リアルタイム計算システムへのシステム理論の応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 潮俊光
  • 学会等名: 第56回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2012-05-23
• [学会発表] マルチロータヘリコプターの操縦支援システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河野達也, 滝本隆, 久池井茂
  • 学会等名: 第56回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Design of Modified Observer to Reduce State Estimation Error Caused by Job Skipping in Cyber-Physical Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshimoto, T. Ushio
  • 学会等名: Proc. ACM/IEEE 3rd International Conference on Cyber-Physical Systems
  • 発表場所: 中国・北京
  • 年月日: 2012-04-17
• [学会発表] Effective Combination of Search Policy based on Probability and Entropy for Heterogeneous Mobile Sensors
  • 著者名/発表者名: Ken Imai, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 2013 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
  • 発表場所: マンチェスター，イギリス
• [学会発表] オートメーションサプライズの発生しない安全なユーザインタフェース設計支援ツール
  • 著者名/発表者名: 石井 大貴, 潮 俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会 2013年ソサイティ大会
  • 発表場所: 福岡工業大学
• [学会発表] An Approximate Method for Solving Optimal Control Problems of MLD Systems
  • 著者名/発表者名: Quan Gan, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 電子情報通信学会 2013年ソサイティ大会
  • 発表場所: 福岡工業大学
• [学会発表] マルチロータヘリの軌道生成への有限時間最適制御の応用
  • 著者名/発表者名: 河野 達也, 潮 俊光, 滝本 隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会 2013年ソサイティ大会
  • 発表場所: 福岡工業大学
• [学会発表] 制御性能の最適化を考慮したマルチホップ制御ネットワークのスケジューリング
  • 著者名/発表者名: 斜森 泰樹, 潮 俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会システムと数理応用研究会
  • 発表場所: 豊田中央研究所
• [学会発表] Division Constraint-based Receding Horizon Control of Nonlinear Discrete-time Systems
  • 著者名/発表者名: Quan Gan, Toshimitsu Ushio
  • 学会等名: 電子情報通信学会システムと数理応用研究会
  • 発表場所: 豊田中央研究所
• [学会発表] 有限時間最適制御を用いたマルチロータヘリの軌道生成法の実験的検討
  • 著者名/発表者名: 河野 達也, 潮 俊光, 滝本 隆
  • 学会等名: 電子情報通信学会システムと数理応用研究会
  • 発表場所: 豊田中央研究所
• [学会発表] 人間-機械系におけるユーザの安全な操作を支援するアラーム設計
  • 著者名/発表者名: 石井 大貴, 潮 俊光
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 新潟大学