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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．

In this study, a new technique for quantization control is proposed, which can be used to predict the future state of the control object and the resolution of the control force. In 2022, we will discuss the optimization of quantum devices for high-order control systems. In the past, the method of control system has been improved, and the influence of quantization on the control system of future output has been reduced. For more than 2 times, the current input force is 2 times to reduce the future output force, and the method of control is 2 times to reduce the future output force. In order to reduce the output and predict the future output in the appropriate time interval, the resolution should be reduced and the control should be carried out in the case of the closest signal. Specifically, the number of times the system is controlled is equal to the number of times the system is controlled, and the impact of the low resolution on the control performance is reduced.