Integrated Design of Communication and Control for Reliable Wireless Controlled Systems

可靠无线控制系统的通信与控制集成设计

• 批准号: 20K04485
• 负责人: 石井 光治
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04485/
• 关键词: ネットワーク化制御; 機械学習; IEEE802.15.4; 深層展開; モデル予測制御; 通信制御同時最適化; 無線通信; 制御理論; ネットワーク科学

本研究では、ロボット等の複数機器を遠隔で、高信頼かつ高速に動作させるための無線通信/制御方法を同時設計(最適化)した。具体的には、A) 1つのコントローラで複数機器を制御する1対多通信/制御方式、B) 複数のコントローラが複数の機器を制御する多対多通信/制御方式、C) 自律分散的に制御される機器のための自律分散的通信/制御方式、に関する研究を行った。以下に各研究課題における研究実績を述べる。A) 1つのコントローラで複数機器を制御する1対多通信/制御方式の研究では、コントローラから制御対象まで制御入力を送信する通信と制御対象から制御状態をコントローラまでフィードバックする通信の制御における重要性を考慮して通信を柔軟に設計した。前年度までの研究成果を基に、通信の不確実性を考慮した制御入力を同時に設計に発展させた。B) 複数のコントローラが複数の機器を制御する多対多通信/制御方式の研究では、無線通信における干渉の通信制御と干渉による通信不安定性を考慮した制御入力の設計を行なった。特にIEEE802.15.4eビーコンモードを前提にした通信スケジューリングと制御入力の同時最適化を行うことで制御の高信頼化を実現する通信方法と制御入力の設計を行なった。C)自律分散的に制御される機器のための自律分散通信/制御方式に関しての研究では、自律分散的に移動する機器が互いに協調して動作し、１つの目的を達成する合意制御における通信方式の設計を行なった。前年度までの研究成果を基に大規模ネットワークに対応した機械学習に基づく設計を行なった。さらに分散信号処理を高速化する手法に関して研究を行なった。

在本研究中，我们同时设计（优化）了一种无线通信/控制方法，以高可靠性和高速度远程操作机器人等多个设备。具体来说，A）一个控制器控制多个设备的一对多通信/控制方法，B）多个控制器控制多个设备的多对多通信/控制方法，以及C）自治分散系统。用于受控设备的分散式通信/控制方法。每个研究主题的研究结果描述如下。 A) 对用一个控制器控制多个设备的一对多通信/控制方法的研究重点关注从控制器向受控对象传输控制输入的通信以及从受控对象向被控对象反馈控制状态的通信的重要性考虑到这一点，我们灵活地设计了通信。基于前一年的研究成果，我们还开发了考虑通信不确定性的控制输入设计。 B) 在多控制器控制多个设备的多对多通信/控制系统的研究中，我们设计了考虑到无线通信中的干扰和干扰导致的通信不稳定的通信控制的控制输入。特别是，我们设计了一种通信方法和控制输入，通过基于IEEE802.15.4e信标模式同时优化通信调度和控制输入，实现高控制可靠性。 C)研究以自治分散方式控制的设备的自治分散通信/控制方法，设计了一种用于共识控制的通信方法，其中以自治分散方式移动的设备彼此协作以实现单一目的。基于前一年的研究成果，我们设计了一个基于机器学习的、兼容大规模网络的系统。此外，我们还研究了加速分布式信号处理的方法。

项目成果

MPC based Power Allocation for Reliable Wireless Networked Control Systems

基于 MPC 的可靠无线网络控制系统的功率分配

• DOI: 10.1109/access.2021.3062831
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEE Access
• 影响因子: 3.9
• 作者: 小笠原駿;髙橋俊暉;芳賀和輝;三橋龍一;小島洋一郎;真田博文;Junjie Zhu;Pengcheng Hou;Yafei Hou;Satoshi Denno;Minoru Okada;T. Fukusako and R. Kuse;Ishii Koji
• 通讯作者: Ishii Koji

Deep-learning aided consensus problem constrained by network-centrality

受网络中心性约束的深度学习辅助共识问题

• DOI: 10.1587/comex.2021xbl0182
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Communications Express
• 影响因子: 0.3
• 作者: Ogawa Shoya;Ishii Koji
• 通讯作者: Ishii Koji

香川大学教員紹介

香川大学师资介绍

TCPを用いたMPCによる無線フィードバック制御の一検討

基于TCP的MPC无线反馈控制研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 小渡健太郎;石井光治
• 通讯作者: 石井光治

GPS及びQZSSのスプーフィング信号生成

GPS 和 QZSS 欺骗信号生成

• 发表时间: 2023
• 作者: 河崎雄太;石井光治
• 通讯作者: 石井光治