| 研究課題/領域番号 |
18F18376
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
向谷 博明 広島大学, 工学研究科, 教授 (70305788)
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| 研究分担者 |
RAMASAMY SARAVANAKUMAR 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2018-11-09 – 2021-03-31
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| キーワード | マルチエージェント / シュタッケルベルグ戦略 / パレート最適性 / 出力フィードバック |
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| 研究実績の概要 |
ドローンの協調制御に見られるように，各自のエージェント(ドローン)内の出力情報並びに近傍にあるエージェントの観測情報に基づくフィードバック制御則によるマルチエージェントシステムの合意制御では，周囲からの情報伝達並びに位置情報等の状態値の取得が成功の鍵となることが知られている．そこで，合意制御に基づくマルチエージェントシステムの制御問題について，最新の論文等の文献を用いて，詳細な理論調査を行った．特に，システム理論で有用性が示されている静的出力フィードバックによる制御則構築を基盤とする大規模システムの制御設計に注目した．具体的には，工学・生物学の分野で広く観測されている集団行動における情報伝達，センシング，および信号処理・制御技術について，幅広く調査を行った．さらに，近年の主要な雑誌やインターネット上の最新国際会議論文情報を基に，理論結果の調査を行った．引き続き，動的ゲーム理論が適用できるマルチエージェントシステムモデルの構築を行った．ここでは，行列理論で有名なクロネッカ積に基づくシステム表現や，伊藤の確率微分方程式に基づく確率モデル作成等行った．一方，マルチエージェントシステムに適用可能な階層戦略であるシュタッケルベルグ戦略や協力戦略であるパレート最適性についても調査を行い，先に作成されたモデルへの適用を行った．さらに，NP困難で知られている出力フィードバック戦略問題を解決するための数値計算アルゴリズムの開発に着手した．その結果，拘束条件付き最適化問題の解法であるKKT条件を満足する解が得られることが示された．並行して，シミュレーションに適した確率モデルの整備を行い，適用可能性を検証した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初は，確定システムにおけるモデル作成を中心に考えていたが，観測ノイズの処理が問題となっていた．そこで，文献調査に基づき，確率システム理論を導入することにより，先の問題を回避することに成功した．その後，合意制御に基づくマルチエージェントシステムの制御問題に対し，確率システムモデルの選定を行い，静的出力フィードバックによる制御則構築可能性を示した点から，当初目標を達成している．さらに，モデル作成に関する文献調査・作成のみならず，戦略を得るために解く必要のある非線形連立型行列代数方程式を解くための数値計算アルゴリズムの開発，収束性の証明に成功している点から，計画を上回る進展を示している．シミュレーションによってもその有用性が示されており，学術的な小規模問題に対しては，適用可能性を検証出来ている．以上の進捗状況から，大いに評価できると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，複数ドローンの合意制御問題や宇宙ステーションのランデブ(ドッキング)問題に見られるような，大規模実問題に対しての可解性・信頼性が問題となるため，現在までに得られた結果の拡張性に関して検討を行う予定である．また，シミュレーションの準備も行う．同時に，これらの問題を基盤とした階層型合意制御問題の新定式化・新戦略の更新・再構築を行い，汎用性の拡充を目指す．
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