[論文レビュー] Dynamic Event Generators for Event-Triggered Control Systems

Antoine Girard|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2013

Stability and Control of Uncertain Systems被引用数 9

ひとこと要約

本稿では、性能向上のための内部動的変数を導入することで、イベントトリガー制御システムのための動的イベント生成器を提案する。この手法は閉ループ安定性を保証し、静的生成器よりも大きな最小間インターエグゼキューション時間（inter-execution time）を達成し、タイミングのばらつきを低減することで、はるかに予測可能なシステム動作と顕著に長い平均インターエグゼキューション時間を実現する。

ABSTRACT

Abstract. In this paper, we introduce a new class of event generators for event-triggered control systems. The main contribution lies in the introduction of an internal dynamic variable, which motivates the proposed name of dynamic event generators. The stability of the resulting closed loop system is proved and the influence of design parameters on performances is discussed. It is also shown that the guaranteed lower bound on inter-execution times using a dynamic event generator cannot be smaller than that obtained for a classical static event generator. Some numerical results are provided to support these statements. They show that the inter-execution times are significantly larger in average and that their variability is smaller thus rendering the behavior of the closed loop system more predictable. 1.

研究の動機と目的

• イベントトリガー制御システムにおける静的イベント生成器の限界、特にインターエグゼキューション時間の予測可能性と性能の面での課題を解決すること。
• システムの挙動と安定性を改善するために、内部ダイナミクスを組み込んだ新しいクラスのイベント生成器を設計すること。
• 設計パラメータがシステム性能および安定性に与える影響を分析すること。
• 動的イベント生成器が静的生成器と比較して、インターエグゼキューション時間の下限を維持または向上させることを証明すること。
• 数値結果を通じて、動的イベント生成器が平均インターエグゼキューション時間を著しく延長し、ばらつきを低減することを示すこと。

提案手法

• 提案手法は、イベント生成器内に内部動的変数を導入し、制御更新のトリガー発生時刻を適応的に決定する。
• 内部動的変数は微分方程式に従って変化し、イベント発生のしきい値に影響を与える。
• リャプノフに基づく解析を用いて、閉ループシステムの安定性を証明し、提案されたトリガー機構下で漸近的安定性が保証される。
• 内部動的変数の設計パラメータを調整することで、インターエグゼキューション時間やシステムのロバストネスを含む性能に影響を与える。
• 理論的境界を確立するために、古典的静的イベント生成器と比較する。
• 理論的結果の妥当性を検証し、性能向上を明確にするために数値シミュレーションを実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イベント生成器に内部動的変数を組み込むことで、閉ループシステムの安定性にどのような影響を与えるか？
• RQ2 設計パラメータが動的イベント生成器の性能およびインターエグゼキューション時間特性に与える影響は何か？
• RQ3 動的イベント生成器は静的イベント生成器よりも大きな最小インターエグゼキューション時間を保証できるか？
• RQ4 動的イベント生成器と静的イベント生成器の間で、インターエグゼキューション時間のばらつきはどのように異なるか？
• RQ5 動的イベント生成器は、制御システム挙動の予測可能性をどの程度向上させるか？

主な発見

• 提案されたトリガー機構下で、動的イベント生成器を用いた閉ループシステムは安定であることが証明された。
• 動的イベント生成器が保証する最小インターエグゼキューション時間は、古典的静的イベント生成器のそれ以上である。
• 数値結果から、動的イベント生成器を用いることで平均インターエグゼキューション時間が顕著に延長されていることが示された。
• インターエグゼキューション時間のばらつきが著しく低減され、システム挙動の予測可能性が向上した。
• 動的イベント生成器は、安定性の保証を維持または向上させながら、平均インターエグゼキューション時間を延長することで性能を向上させた。