| 研究課題/領域番号 |
25420451
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
サイ 貴生 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (30304190)
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| 研究分担者 |
尾崎 克久 芝浦工業大学, システム工学部, 准教授 (90434282)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 切替えシステム / 量子化誤差 / 実用安定化 / リヤプノフ関数 / 漸近安定性と安定化 / マルチエージェント / 協調制御 |
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| 研究実績の概要 |
前年度では，量子化信号が存在しない切替え・ハイブリッドシステムについてε-実用漸近安定性を達成する切替え信号とアルゴリズムを提案し，その切替え信号のもとで全体システムの振る舞いを定量的に解析していたが，本年度はさらに一般的な量子化信号のもとで切替えシステムの性能の変化を中心に研究した．具体的に，平衡点の移動、ε-漸近安定性の指標（εの達成値）変化、システムのパラメータに対するロバスト性等について考察し，具体的な評価アルゴリズムを提案した．これまでの研究と同じく，不変集合に基づくアプローチと区分的リヤプノフ関数が用いられている．
数値シミュレーションはMATLABとSimulinkを用いて行われた．実験装置については，前年度と引き続き，複数台のレゴマインドストームロボットのリレー制御を考え，ロボットとコンピュータ間の通信による量子化誤差が生じる状況を想定し量子化のモデリングを行った．最終的に複数台のロボットがリレーして荷物を搬送すること問題に対して，本研究の提案する切替えアルゴリズムを適用し，ロボットが効率よく指定場所と方向へ行動できることを確認した．
本年度はさらに研究の応用として，マルチエージェントシステムのコンセンサス・協調制御に対して，特にエージェント間のトポロジー（相互作用）が変化する場合（一時の通信機能喪失も含めて），本研究の提案するε-実用漸近安定性と安定化アルゴリズムを適用できないか，検討してみた．まだε-実用漸近安定性を達成する結果まで得られていないが，モデリング、解析ツール、アルゴリズム等はある程度援用できることが確認できた．今後は引続き検討していく．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で考えている目標とスケジュールは概ね計画通りとなっている．昨年度までは一般化量子化信号のもとで切替えシステムのε-実用漸近安定性を達成する切替え信号とアルゴリズムは提案でき，その性能の評価も行うことができた．さらに，切替えシステムとマルチエージェントシステム間の関係に注目して協調制御への応用も考察することができた．本研究のモチベーションと意義は理論と応用の両面から確認することができた．
本研究は昨年から有界外乱が存在する場合に切替えシステムのL2ゲインの評価を目標としていたが，既存研究に比べて保守性の低い結果がまだ得られていない．問題点としてはL2ゲインの解析における不変集合の定量解析が進んでいないことにある．今年度は引き続きこの点について結果を改良していく．
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| 今後の研究の推進方策 |
今年は本研究の最終年度である．まずはこれまで考察してきた切替えシステムのε-漸近安定でL2ゲインの解析と設計問題を取り組む．すなわち，具体情報のない有界外乱が存在する場合について切替えシステムが一定レベルのε-漸近安定性をもち，さらに外乱入力から制御出力までのL2ゲインの解析評価を行なったうえ，望しいL2ゲインを達成する切替えアルゴリズムを提案する．達成できるε-漸近安定の値（ε）とL2ゲインのレベルとの間の定量関係をいかに表し評価することがポイントになると予想している．
数値シミュレーションはこれまで通り，MATLABとSimulinkを用いる．実験装置についても，昨年度同様，複数台のレゴマインドストームロボットのリレー制御を考え，ロボットとコンピュータ間の通信による量子化誤差が生じる状況を想定し量子化のモデリングを行う．そして，複数台のロボットがリレーして荷物を搬送すること問題に対して，本研究の提案する切替えアルゴリズムを適用し，ロボットが効率よく指定場所と方向へ行動できることを確認する．
さらに本年度もマルチエージェントシステムのコンセンサス・協調制御に対する本研究の応用を考えていく．すなわち，エージェント間のトポロジー（相互作用）あるいは各エージェント自身のダイナミクスが大きく変化する場合について，本研究の提案するε-実用漸近安定（L2ゲイン抑制）とアルゴリズムを適用することによって実用的な協調制御を実現していくことを目標とする．理論的な解析と設計ができれば，複数台のロボットによる協調作業をシミュレーションし，実機実験を行って有用性を確認していく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度に計画していた国際会議の一部は投稿日程の変更、急な学内業務等より行けなくなったため，別の国際会議へ変更したり，次年度の国際会議へ回したりした．さらに実験の物品関連は一部遅延が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験装置の補完を行う．特に複数台ロボットの協調作業に関するシミュレータと実験セットを早期にセットアップしたい．また，実装するアルゴリズムとプログラムの開発に研究員を採用するために人件費を使う．
研究内容と結果を吟味して投稿する国際会議とジャーナルを決めたうえ，積極的に研究成果を発信していく．現段階の目標は来年のAmerican Control Conference (ACC2016)とMulti-Systems and Control（MSC2015）である．
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