[論文レビュー] Event-triggered and self-triggered stabilization of distributed networked control systems

Romain Postoyan, Paulo Tabuada+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 2011

Stability and Control of Uncertain Systems参考文献 17被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、共通の有線チャネルを共有する物理的に分離されたセンサ、アクチュエータ、コントローラを備えた分散ネットワーキング制御システムに対して、イベントトリガー型およびセルフトライガー型制御戦略を提案する。非線形システムの規定フレームワークを用いて、通信を削減しつつ安定性を保証するトリガー則を設計し、資源制約のある環境での効率性を向上させるために、イベントトライガーからセルフトライガーを導出する。

ABSTRACT

Event-triggered and self-triggered control have recently been proposed as implementation strategies that considerably reduce the resources required for control. Although most of the work so far has focused on closing a single control loop, some researchers have started to investigate how these new implementation strategies can be applied when closing multiple-feedback loops in the presence of physically distributed sensors and actuators. In this paper, we consider a scenario where the distributed sensors, actuators, and controllers communicate via a shared wired channel. We use our recent prescriptive framework for the event-triggered control of nonlinear systems to develop novel policies suitable for the considered distributed scenario. Afterwards, we explain how self-triggering rules can be deduced from the developed event-triggered strategies.

研究の動機と目的

• 共有された有線チャネルを有する分散ネットワーキング制御システムにおける通信の最小化に取り組む。
• 単一ループから多ループに拡張された、物理的に分散されたシステムにおけるイベントトライガー制御を拡張する。
• システム性能に影響を与えることなくリソース使用量を削減する安定化戦略を開発する。
• イベントトライガーからセルフトライガー則を導出し、自律的で周期的な更新を可能にする。
• 非線形システムの規定フレームワークを用いて、安定性を保証する。

提案手法

• 非線形システムのイベントトライガー制御に適応した規定フレームワークを、分散的かつ多ループな状況に拡張する。
• 局所的な状態測定値とシステムダイナミクスに基づいて、不要な送信を削減するイベントトリガー則を設計する。
• 事前に計算された次の送信時刻を用いるセルフトライガー機構を導入し、継続的監視を不要にする。
• ラプラスに基づく解析を用いて、提案されたトリガー則の下で漸近的安定性を保証する。
• 共有チャネルを介して通信する分散センサ、アクチュエータ、コントローラを有するシステムにフレームワークを適用する。
• イベントトリガー条件からセルフトライガー則を導出し、最小限の通信で安定性を確保する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イベントトライガー制御は、ネットワーキング環境下で物理的に分散された複数の制御ループを安定化するために、どのように拡張可能か？
• RQ2 通信をイベントトリガーによって削減した場合、分散システムにおいて漸近的安定性を保証する条件は何か？
• RQ3 非線形ネットワーキング制御システムにおいて、イベントトリガー則からセルフトライガーを体系的に導出する方法は何か？
• RQ4 共有チャネルを有する分散制御において、通信削減とシステム性能のトレードオフは何か？
• RQ5 提案されたトリガー則は、状態の継続的監視なしに実装可能か？

主な発見

• 提案されたイベントトリガー則は、非線形分散システムにおいて通信を顕著に削減しつつ、漸近的安定性を維持することを実証した。
• イベントトリガー則から効果的にセルフトライガー則を導出し、継続的状態監視なしに周期的・非周期的更新を可能にした。
• フレームワークにより、共有有線チャネルを有する状況下でも、システムが減少した通信スケジュール下で安定性を維持することが保証された。
• 本手法は一般非線形システムに適用可能であり、従来の線形または単一ループに限った研究を拡張した。
• 理論的解析により、ゼノの行動が回避され、トリガー機構の適切な定義が保証された。
• 本アプローチにより、分散部品を有するネットワーキング制御システムにおけるリソースの効率的利用が可能になった。