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2014 年度 実施状況報告書

過渡応答データに基づく可視化技術を用いたパラメータ空間設計法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 26420419
研究機関広島大学

研究代表者

佐伯 正美  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60144325)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード制御系CAD / パラメータ空間設計 / 3次可視化 / ボリュームレンダリング / 並列計算
研究実績の概要

本研究の目的は,申請者のいままでの成果を発展させて,3次元可視化に基づくパラメータ空間法を構築し,2つの制御系設計問題に対する設計法を確立することである.ひとつは線形制御器を凌駕する性能を発揮する非線形制御器の設計問題であり,もうひとつはパラメータ空間を利用した最適制御理論の評価関数の重みの選定問題である.本年度には,以下の2つのことを行った.
評価関数値のボリュームデータが与えられる場合に,このデータを用いて3次元パラメータ空間における等値面を描画するソフトウエアをMATLAB上で作成した.この描画システムを用いると,複数の等値面を重ねて描け,複数の仕様を同時に満たすパラメータ値を容易に見つけることができる.これにより目標の半分が達成できた.このシステムの改良と種々の制御問題に対するボリュームデータの高速計算が今後の検討課題となる.
この等値面の描画システムを非線形補償器であるSPANフィルタの設計問題に適用した.数式モデルが与えられる場合を検討し,閉ループ系のステップ応答をシミュレーションで求め,オーバーシュート,アンダーシュート,整定時間の3つの評価指標を計算し,ボリュームデータを求めた.これにより適切なパラメータ値が容易に見つけられた.非最小位相系のフィードバック系に対して,SPANフィルタを用いることでアンダーシュートが改善されたが,この数値実験では改善幅はあまり大きくないことが分かった.

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

許容集合の描画システムの開発については,描画システムをMATLABで構築する目的は基本的に達成された.今回はSPANフィルタの設計問題に対して構築したが,今後は,一般のボリュームデータに対して汎用的に扱えるようにシステムの改善をおこなう予定である.26年度の計画の半分は当初の計画通りにすすんでいる.
SPAN非線形制御器の設計については,平成27年度に行う予定であったが,上記の描画システムの開発が早めに進んだので,前倒し26年度に行った.描画の表示や解を容易に見つけることができたので,有効性が確認でき大幅に進展した.この場合には数式モデルが与えられるとした場合を扱っており,シミュレーションでのステップ応答計算を数万回おこなった.MATLABでの最も簡単なparforを用いた並列計算でも数分で計算できることを確認した.
L2ゲインの高速計算アルゴリズムについては,予算の都合で予定していたGPUボードの購入は行わずに,高機能パーソナルコンピュータのGPUを購入した.この検討は27年度におこなう予定である.
以上のように,予定以上に進展した部分と後回しになった部分があるので,ほぼ順調に進展している.

今後の研究の推進方策

27年度はL2ゲインの高速計算アルゴリズムの開発と数式モデルが与えられる場合のパラメータ空間設計法を引き続き検討する.26年度におこなったボリュームデータの計算では,parforを用いた計算をおこなった.その理由は,この検討を通して,GPUを用いた並列計算やsimulinkとparforを組み合わせた並列計算をおくなうことが容易でないことが分かったことによる.これらの適用法については今後も引き続き検討する.
上記はプログラミング方法の選定による高速化である.これに対して,計算アルゴリズムの改善による高速化も検討する.今まではすべての格子点で評価関数値を計算しており,多大な計算を要した.その代わりに,飛び飛びの格子点でのみ評価関数値を計算し,残りの格子点は内挿計算で求める近似計算を検討する.さらに,詳細に求めたい等値面の近傍の格子点を選定し,その点の評価関数を追加計算しボリュームデータを更新する方法を検討する.

次年度使用額が生じた理由

GPUのボードが購入できず,パソコンのGPUを購入したために出費が結果として少なくなった.

次年度使用額の使用計画

旅費や電子部品費などで使用する計画です.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] データ駆動ループ整形法による非線形ゲイン補償器の設計2015

    • 著者名/発表者名
      佐伯正美,佐藤健一郎
    • 学会等名
      第2回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 発表場所
      東京電機大学(東京都・足立区)
    • 年月日
      2015-03-05
  • [学会発表] Data-driven online unfalsified control by using analytic center2014

    • 著者名/発表者名
      M. Saeki, K. Kondo, N. Wada, S. Satoh
    • 学会等名
      53rd IEEE Conference on Decision and Control
    • 発表場所
      Los Angeles (USA)
    • 年月日
      2014-12-15
  • [学会発表] パラメータ空間設計法によるSPANフィルタの設計2014

    • 著者名/発表者名
      黒坂友亮,佐伯正美,和田信敬,佐藤訓志
    • 学会等名
      第57回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      ホテル天坊(群馬県・渋川市)
    • 年月日
      2014-11-12

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公開日: 2016-05-27  

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