冗長センサ間の多数決を用いた高安全性制御システム

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PL(製造物責任)問題など安全性が注目されている今,日常生活を含め様々なところに存在する制御システムの故障に対する安全対策は不可欠である.特にそれに含まれるセンサはアクチュエータやコントローラに比べて故障しやすく,その影響は重大である.本研究では,同じセンサを複数ずつ冗長・同時に稼働させ,値がちょうど真中のもの(センサが偶数個の場合は真中2個の値の平均値)を採用するというきわめて簡単な多数決機構を導入し,採用された情報だけがコントローラで用いられるという,まったく新しいタイプの耐センサ故障性を有する高安全性制御システムを提案した.まず第一に,一部のセンサが故障している時に多数決機構が有効に機能するための条件を確率論的に導出した.これは,正常なセンサによる測定結果に含まれるばらつき,および故障時のノイズが正規分布などの確率過程に左右されるためである.第二に,その条件に基づいて,一部のセンサが故障した時の制御システム全体の挙動を定量的かつ確率論的に考察した.それにより,提案した制御系の安定性と制御性能は保持されることが分かった.これは,センサ故障時にその誤った情報を使うことによる制御性能の劣化を許していた従来の制御理論とは際だった違いである.本科学研究費補助金により購入したワークステーションを用いることで膨大なデータを扱った数値実験が可能となり,以上の研究成果の有効性を確認することができた.なお,本研究成果は裏面「11.研究発表」の項にあげた以外にも,"冗長センサ間の多数決を用いた高信頼性制御系"と題して電子情報通信学会論文誌に,また,"Reliable sampled-data control systemsusing decision by majority"と題して国際会議23rd Annual International Conference of the IEEE Industrial Electronics Societyに投稿中であることを付記しておく.