Energy saving control using discontinuous or non-positive definite input cost

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02157
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21040:Control and system engineering-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Yamashita Yuh 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90210426)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 孝一 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (50452115)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 非線形制御 / 最適制御 / 省エネルギー制御 / 待機パワー削減

Outline of Final Research Achievements

Considering an energy-saving optimal control problem when the target value of the state does not coincide with the stationary point of minimum energy consumption, we formulated the problem by slightly modifying the input cost function from the natural energy consumption and constructed a nonlinear optimal regulator that guarantees asymptotic stability. In addition, when actuators require standby power, the operation of deactivating inefficient actuators according to the value of the state values contributes to energy conservation in redundant input systems. We proposed an optimal controller design method that performs such an operation. We also proposed a control method that includes suspending the communication of sensor values according to output values.

Free Research Field

制御理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果を用いれば、エネルギー消費最小な定常点と目標状態量が一致しない場合にも最適制御手法を用いることができ、アクチュエータ待機パワーを考慮した際の非凸性による困難さを克服できる。これにより、物理的入力を絞る方向で状態を動かすときは素早く、物理的エネルギーを投入しなければならないときは抑制的する非対称フィードバックを数理的に構築でき、また待機パワーを要するアクチュエータを非効率な場合は自動的に休止させることもできるようになる。結果として省エネルギーな制御を汎用的設計手法で導くことができるようになる。