Optimal dithering for quantized control based on model prediction

基于模型预测的量化控制最优抖动

基本信息

批准号：
22K04151
负责人：
森田亮介
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，低解像な制御入力を用いて高精度な制御性能を実現する量子化制御の方法の一つであるディザリング技術，すなわち，本来の信号に意図的にノイズのような信号を付加する手法について，制御対象の未来の状態を事前情報から予測し，制御入力の解像度を落としても，最も制御性能が低下しないディザリングの方法を考案することを目的としている．2022年度では，高次の制御系に対する数値最適化を用いたランダムディザ量子化器の検討を行った．以前より進めていた方法において，制御系の1ステップ未来の出力を制御系のモデルに基づいて予測し，その未来において量子化の影響が少なくなるようなディザ信号を生成・付加することで，低解像度の入力信号を実現していた．しかしながら，2次以上，すなわち現在の入力が2ステップ以降の未来の出力に影響を与えるようなシステムでは，この方法では制御ができなくなることがあることは，ほぼ自明である．従って，高次のシステムにおいて2ステップ先以降の出力も同時に予測し，適当な時間区間の未来の出力が，解像度を落とさずに制御した場合と最も近くなるようなディザ信号を意図的に生成し，ディザリングを行うことで，低解像度の入力による制御を実現した．具体的には，4次のシステムであれば4ステップ先というよに，制御系の次数と等しい未来のステップ数まで予測することで，解像度の低下による制御性能の影響を少なくできることを，数値実験ベースで確認した．

这项研究旨在设计一种抖动技术，这是使用低分辨率控制输入来实现高精度控制性能的量化技术之一，即一种有意将噪声样信号添加到原始信号中的方法。该研究的目的是设计一种抖动技术，从而预测一种从预先信息和控制控制效果的devertage Informent Informant the Control the Control defut the Control defuts vernoldution降低降低效果的台风状态。在2022财年，我们使用用于高阶控制系统的数值优化研究了随机抖动量化器。在已经进行了一段时间的方法中，通过基于控制系统模型预测控制系统的一步未来的输出，并生成和添加抛弃信号来实现低分辨率输入信号，以减少未来量化的影响。但是，几乎很明显，在第二个或更高的系统中，即当前的输入会影响两个步骤后的未来输出，此方法可能无法控制。因此，在高阶系统中，从前两个步骤中的输出也可以同时预测，并且通过故意生成抖动信号，该信号最接近，该信号最接近当适当的时间间隔的未来输出而无需降低分辨率并执行抖动时，我们使用低分辨率输入实现了控制。具体而言，我们在一个数值实验上确认，通过预测将来的步骤数量等于控制系统的顺序，可以通过预测将来的步骤数来减少分辨率的效果，就好像第四阶系统是前四个步骤。