| 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 |
前年度までの研究成果を踏まえて，一般化量子化信号をもつ切替え・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ための切替え信号のクラスとアルゴリズムを提案し，それらの切替え信号のもとで全体システムのふるまいを定量的に解析していた。また，平衡点が移動する場合についても，一種のパラメータ安定とも呼ばれるロバスト安定性を達成するための条件（コントローラ設計と切替えアルゴリズム）を与えた。さらに，微小量εの変化も考慮した一般的な漸近安定性と安定化について関連性を一部解明し，漸近安定化を達成できるための条件とその場合の設計法を与えた。
数値シミュレーションはMATLABとSimulinkを用いて行った。実験装置は，前年度に引き続き，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目標に，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て量子化のモデリングを行った。そして，制御目標として参照軌道に対する追従問題を考え，様々な参照信号に対して追従できることを確認した。
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,エージェント間の相互作用（例えば通信）が変化する場合，本研究の提案するε‐漸近安定性と安定化アルゴリズムを適用した。微小パラメータε（エージェント間の状態量の差に関する）の調整法も考慮して，実機実験を行って結果の有効性を確認することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
昨年度は本研究計画の最終年度であったが,様々な事情で研究結果の取りまとめが少し遅れた。まず，本研究の協力者であるX. Xu教授（California Baptist University）との打ち合わせはXu教授の家庭事情で予定通り行えなかったため，学会や学術ジャーナルへの投稿も遅れた。
次に，制御系における量子化アルゴリズムに関してこの２年間色々な進歩があったのでそれに合わせて研究をより精緻に進められると判断し，研究方向を微調整した。例えば，これまでは一般化量子化アルゴリズム（量子化器）を考えてきたが，一般化である故に対応範囲は広いが保守性がどうしても残ってしまう。それに対していくつかの具体的なアルゴリズムを用いた場合にはそれの特徴を生かした解析と設計が可能となる。
本年度は上記の量子化アルゴリズムの課題も含めて早急に共同研究者や研究協力者と打ち合わせしてより保守性の少ない結果を提案し，研究計画の取りまとめを行いたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず，これまで考察してきた切替えシステムのε‐漸近安定性と安定化の理論結果と設計アルゴリズムをL2ゲインの解析と設計問題へ拡張できるかどうか検討する。すなわち，詳細ダイナミクスのわから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抑制レベルを定量に評価し，望ましいレベル（L2ゲイン）を達成するための切替えアルゴリズムを提案（導出）する。この難しい問題のキーポイントは微少量εとL2ゲインとの間の定量関係をいかに保守性少なく表すかである。
量子化アルゴリズムについては一般化したものを具体化してその特徴を解析と設計に生かすことを考える。量子化器のパラメータ（ダイナミクス）の情報が多ければ，その分結果の保守性が軽減できると考える。
数値シミュレーションはこれまで同様，MATLABとSimulinkを用いて行う。実験装置は前年度に引き続き，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る。ロボットとコンピュータ間の通信による量子化誤差のモデリングを行い，ロボットの参照軌道に対する追従問題について確認する。また，研究の応用としても前年度同様，マルチエージェントシステムのコンセンサス・協調制御を考察する。特に,エージェント間の相互作用（例えば通信）が大きく変化した場合（一部のロボットが通信機能を喪失する等），本研究の提案する制御アルゴリズムを適用する。不確かさが大きく変化する場合はシステムのモデリング自体を複数のサブシステムとしてモデリングすることもでき，切替え制御システムの一般的なアプローチも適用してみる。そして、その両者の結果を比較してある統一的な枠組みを提案する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度は様々な事情で研究結果の取りまとめが少し遅れた。まず，本研究の協力者であるX. Xu教授（California Baptist University）との打ち合わせはXu教授の家庭事情の変化で予定通り行えなかったため，学会や学術ジャーナルへの投稿が遅れた。次に，制御系における量子化アルゴリズムに関してこの２年間色々な進歩があったのでそれに合わせて研究をより精緻に進められると判断し，研究方向を微調整した。例えば，これまでは一般化量子化アルゴリズム（量子化器）を考えてきたが，一般化である故に対応範囲は広いが保守性がどうしても残ってしまう。それに対していくつかの具体的なアルゴリズムを用いた場合にはそれの特徴を生かした解析と設計が可能と考える。
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| 次年度使用額の使用計画 |
まず、研究協力者であるX. Xu教授（California Baptist University）との打ち合わせを2－3回ほど行い，研究の取りまとめ（学会発表や論文投稿）へ進む。次に、研究の取りまとめと広報について国内外の学会へ出かけて発表を行う。そして、関連学術ジャーナルへまとめた論文を投稿する。論文の作成に関連してパソコンや参考書・資料の購入にも充てる。
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