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2017 年度 実績報告書

実用化を目指したネットワーク化制御における制御性能とデータ量子化の同時最適制御

研究課題

研究課題/領域番号 15K05889
研究機関千葉大学

研究代表者

残間 忠直  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20324543)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードネットワーク化制御系 / 最適化 / モデル予測制御
研究実績の概要

今日,インフラとして利用可能になっているネットワークを介してリアルタイムにモノを動かす制御系(以下,ネットワーク制御系)に注目が集まっている.ネットワーク化制御系においてはデータの遅延・欠落・圧縮などによって生じる様々な問題を解決する必要がある.本研究では,以下の内容を進めてきた.
1)ネットワークの状態推定とそれに応じた制御器切り替え
2)データ量子化誤差と通信路容量を考慮したネットワーク化制御系の設計法
3)データ通信量を削減するイベント生成法
上記の1)では,通信状態を推定して適切に制御器を切り替える手法を提案した.具体的にはネットワークの状態をパタンマッチングの手法によって推定し,推定が誤っていても系を安定化する手法を提案した.2)については,制御対象の将来の挙動を予測するためにモデル予測制御を導入し,制約条件を満たしながら最適制御を提案した.提案手法では,制御対象への入力と量子化器のパラメータを同時に最適化することができる.さらに,対数量子化器にも発展させ,量子化誤差が最小となるようなアルゴリズムを提案した.3)については,必要なデータを送信するタイミングを最適化する手法を提案した.これもまた入力と事象生成のタイミングを同時最適化する.
いずれの手法も倒立振子,ボールバランサ装置などの実験装置に適用し,シミューレーションと実験によってオンライン実行ができることを確認し,その有効性を明らかにした.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [学会発表] Switching Control Strategy Using Net- work Estimation for Networked Control Systems with Data Dropout2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Hashimoto (Chiba University), Tadanao Zamma (Chiba University), Masashi Wakaiki (Kobe University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017
  • [学会発表] Data Transmission of Networked Control Systems Considering Noise in Channel2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Sato (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), KangZhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017
  • [学会発表] Performance Improvement of Quantized Feedback Control in Multi-Input Sysetm2017

    • 著者名/発表者名
      Syuntaro Takayasu (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), Masashi Wakaiki (Kobe University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017
  • [学会発表] Design of Networked Control Systems in Consideration of Communication Rate2017

    • 著者名/発表者名
      Guang-Bo Li (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017
  • [学会発表] Optimal Event Generator in Networked Control Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Uchiyama (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), Shota Fujisawa (Chiba University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2017
  • [学会発表] Stability and Performance Analysis of Receding Horizon Quantizer in Single-Input System2017

    • 著者名/発表者名
      Syuntaro Takayasu (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), Masashi Wakaiki (Kobe University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      The 36th Chinese Cotrol Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Estimation of Network Traffic Status for Networked Control Systems with Data Dropout And Its Control2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Hashimoto (Chiba University), Tadanao Zamma (Chiba University), Masashi Wakaiki (Kobe University), Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      The 36th Chinese Cotrol Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design of Networked Control Systems in Consideration of Quantization Error and Channel Capaity2017

    • 著者名/発表者名
      Guang-Bo Li (Chiba University), Tadanao Zanma (Chiba University), Masashi Wakaiki (Kobe University),Kang-Zhi Liu (Chiba University)
    • 学会等名
      The 36th Chinese Cotrol Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] モーションコントロールの先進応用の最新技術2018

    • 著者名/発表者名
      柴田昌明他,残間忠直(分担)
    • 総ページ数
      48
    • 出版者
      電気学会
  • [備考] 千葉大学工学部総合工学科電気電子コースシステム制御研究室

    • URL

      http://www.sc.te.chiba-u.jp/

  • [学会・シンポジウム開催] The 36th Chinese Control Conference2017

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公開日: 2018-12-17  

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