多モード切り替え型ハイブリッドシステムのオンラインスケジューリング方法

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23510163
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 五島 洋行 法政大学, 理工学部, 教授 (00398950)
• キーワード: スケジューリング / max-plus代数 / 状態空間表現 / モデル予測制御 / CCPM

研究概要

今年度の主な研究成果は，１．Max-plus代数系における軽量なモデル予測制御器の記述能力向上，２．状態方程式の最悪計算量の見積もり，および３．複数のスケジューリングポリシーが混在する場合の状態方程式の導出，の３点である．
モデル予測制御は，その概念が理解しやすい反面，頑健性を確保するために予測ステップ数を大きく取ると，計算量が著しく増加する難点がある．前年度の検討では，分枝限定法的な考え方を用いて探索空間を小さくする方法を考案していたが，単一設備内の最大容量が１，設備間の容量が無限大のクラスのみを対象としており，適用範囲が限られていた．そこで今年度は，任意の２設備間の最大バッファ容量が考慮できるような拡張を行い，当該手法の実用性を向上させた．
また上記２．では，システムサイズに対して最適化問題の制約式の数がどのようなオーダーで増加するのか，システムパラメータに制約がない場合で，ノード数を固定した時の最大パス数を計算した．その結果，ノード数nが十分大きい時に，独立なパス数の最大値がO(pow(3, n/3))のオーダーで増加することが判明した．
上記３．では状態方程式の拡張を行い，タスク間に先行制約関係のみが課される場合と，複数タスクの相対的な開始・終了時刻が固定されている場合の，両方のスケジューリングポリシーが混在できるようにした．従来ではジョブ単位でいずれか一方のポリシーのみしか選択できなかったが，この検討により，単一ジョブ内にも複数のポリシーを混在させることが可能になった．

研究成果

• [雑誌論文] Simple Representation of the Critical Chain Project Management Framework in a Max-Plus Linear Form (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO, Nguyen Thi Ngoc TRUC, and Hirotaka TAKAHASHI
  • 雑誌名: Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 6 ページ: 341-344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model Predictive Control-Based Scheduler for Repetitive Discrete Event Systems with Capacity Constraints (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO
  • 雑誌名: An International Journal of Optimization and Control: Theories & Applications 巻: 3 ページ: 73-83
  • DOI: 10.11121/ijocta.01.2013.00140
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Lightweight Model Predictive Controller for Repetitive Discrete Event Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO
  • 雑誌名: Asian Journal of Control 巻: 15 ページ: 1081-1090
  • DOI: 10.1002/asjc.613
  • 査読あり
• [雑誌論文] Max-plus代数を用いて日程計画問題を考える (2013)
  • 著者名/発表者名: 五島洋行
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 52 ページ: 1083-3089
• [学会発表] Efficient Computation of the Area and Length of a Planar Contour Using Digital Elevation Model Data (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO and Yoichi SHIMAKAWA
  • 学会等名: 2014 International Conference on Industrial Engineering and Operations Management
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 20140107-20140109
• [学会発表] Multi-Objective Path Search Problem Based on an Extended Network Model (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki OSUNA, Yoichi SHIMAKAWA, and Hiroyuki GOTO
  • 学会等名: 2014 International Conference on Industrial Engineering and Operations Management
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 20140107-20140109
• [学会発表] Scheduling Framework for Discrete Event Systems with Capacity Constraints Based on a Model Predictive Control (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO and Kazuhiro TOYODA
  • 学会等名: Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference 2013
  • 発表場所: Cebu, Philipines
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Performance Evaluation of the Saving Method and the Optimal Partitioning Method for a Vehicle Routing Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki KOGA, Hiroyuki GOTO, and Eishi CHIBA
  • 学会等名: Asia Pacific Industrial Engineering & Management Systems Conference 2013
  • 発表場所: Cebu, Philipines
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Optimal Display Quantities for a Class of Retailers -Extension of the Multi-item Single Period Problem- (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO, Daichi IMAI
  • 学会等名: 15th WSEAS International Conference on Mathematical and Computational Methods in Science and Engineering
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 20130402-20130404
• [学会発表] Efficient Computation of the Kleene Star in Max-Plus Algebra using a CUDA GPU (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki GOTO, Kazuhiro Toyoda
  • 学会等名: 15th WSEAS International Conference on Mathematical and Computational Methods in Science and Engineering
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 20130402-20130404
• [備考] 研究室ＨＰ
  • URL: http://syslab.k.hosei.ac.jp/research.html