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JP2021114014A - Distributed control system, distributed control system controlling method, and computer program - Google Patents

Distributed control system, distributed control system controlling method, and computer program Download PDF

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JP2021114014A JP2020004995A JP2020004995A JP2021114014A JP 2021114014 A JP2021114014 A JP 2021114014A JP 2020004995 A JP2020004995 A JP 2020004995A JP 2020004995 A JP2020004995 A JP 2020004995A JP 2021114014 A JP2021114014 A JP 2021114014A
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貴寛 丹羽
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Abstract

【課題】制御対象および制御対象を制御する制御装置に関する詳細な情報がない状態でも、制御対象を安定的に制御する。【解決手段】分散制御システムは、協働して共通の目的達成を図るための動作を行う複数の被制御装置にそれぞれ搭載される複数のエージェントであって、複数の被制御装置の動きをそれぞれ制御する複数のエージェントと、目的達成のための観測値に関する情報を取得し、観測値に関する情報を複数のエージェントに送信する中央制御部と、を備え、エージェントは、他のエージェントと動きの制御に関する情報を交換することなく、中央制御部から取得した観測値に関する情報を用いて、目的達成のための動作をさせるように被制御装置の動きを制御する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To stably control a control target even when there is no detailed information about a control target and a control device for controlling the control target. A distributed control system is a plurality of agents mounted on a plurality of controlled devices that perform operations for collaborating to achieve a common purpose, and moves the movements of the plurality of controlled devices. It is equipped with a plurality of agents to control and a central control unit that acquires information on observation values for achieving the purpose and sends information on observation values to multiple agents, and the agents relate to movement control with other agents. Without exchanging information, the movement of the controlled device is controlled so as to perform the operation for achieving the purpose by using the information on the observed value acquired from the central control unit. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、分散制御システム、分散制御システムの制御方法、およびコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a distributed control system, a method for controlling a distributed control system, and a computer program.

複数のロボットによって制御対象を搬送するシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、各種のモデルを使って制御対象に加わる外力の推定および制御対象に対する制御量が算出される協調搬送ロボットシステムが開示されている。特許文献2には、位置および姿勢を制御するための推力を発生する推力発生手段を備えた飛翔体が開示されている。非特許文献1には、複数のロボットによって制御対象を搬送するシステムが開示されている。このシステムは、制御対象の速度がモデル化され、制御対象の特性と、複数のロボットが制御対象を把持する位置とが不明な状態で、推定された各種パラメータを用いて制御対象が制御される。 A system for transporting a controlled object by a plurality of robots is known (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a cooperative transfer robot system that estimates an external force applied to a controlled object and calculates a controlled amount for the controlled object using various models. Patent Document 2 discloses a flying object including a thrust generating means for generating a thrust for controlling a position and an attitude. Non-Patent Document 1 discloses a system in which a controlled object is conveyed by a plurality of robots. In this system, the speed of the controlled object is modeled, and the controlled object is controlled using various estimated parameters in a state where the characteristics of the controlled object and the position where multiple robots hold the controlled object are unknown. ..

特開2015−99524号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-99524 特開2009−248808号公報JP-A-2009-248808

Preston Culbertson, Mac Schwager, "Decentralized Adaptive Control for Collaborative Manipulation", IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 21-25 May 2018Preston Culbertson, Mac Schwager, "Decentralized Adaptive Control for Collaborative Manipulation", IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 21-25 May 2018

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、各種のモデルが用いられて外力の推定および制御量が定まる。そのため、用いられたモデルのパラメータと、実際のパラメータとが異なると、制御に大きな影響が出るおそれがある。また、特許文献2に記載された技術では、集中制御が行われているため、外乱などの全ての情報が取り込まれた後に、各推力発生手段の制御量が決定される。そのため、各種の状況判定と、判定結果に応じて制御則を調整する機能とが不可欠になり、システムの計算負荷およびセンサ数が増加してしまう。また、状況判定の方法および制御則の調整方法は予めどのようなことが起こるか分かっていないと設定できないため、各種の特性や環境変化に対するロバスト性の面で課題がある。非特許文献1に記載された技術では、推定されたパラメータが実際のパラメータに近くなるためには、モデル化した制御対象と実際の制御対象の構造とが酷似し、かつ、未知のパラメータの変動が小さい場合である。そのため、ごく単純な場合や限定された条件以外では、非特許文献1の技術を用いて制御対象を制御することは難しい。また、可調整パラメータのゲインの値の設定によっては、適切な値への収束に時間を要したり、発散してしまう。そのため、非特許文献1に記載された技術を用いて、各種の条件下で制御系を確実に動作させることは難しい。 However, in the technique described in Patent Document 1, various models are used to determine the estimation and control amount of the external force. Therefore, if the parameters of the model used and the actual parameters are different, the control may be significantly affected. Further, in the technique described in Patent Document 2, since centralized control is performed, the control amount of each thrust generating means is determined after all the information such as disturbance is taken in. Therefore, various situation judgments and a function of adjusting control rules according to the judgment results become indispensable, and the calculation load of the system and the number of sensors increase. Further, since the status adjusting method of a method and control law decision can not be set and does not know whether advance what happens, there is a problem in terms of robustness to various characteristics and environmental change. In the technique described in Non-Patent Document 1, in order for the estimated parameter to be close to the actual parameter, the modeled controlled object and the structure of the actual controlled object are very similar, and the variation of the unknown parameter is unknown. Is small. Therefore, it is difficult to control the controlled object by using the technique of Non-Patent Document 1 except in a very simple case or limited conditions. Further, depending on the setting of the gain value of the adjustable parameter, it may take time to converge to an appropriate value or it may diverge. Therefore, it is difficult to reliably operate the control system under various conditions by using the technique described in Non-Patent Document 1.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、制御対象および制御対象を制御する制御装置に関する詳細な情報がない状態でも、制御対象を安定的に制御することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to stably control a controlled object even when there is no detailed information about a controlled object and a control device for controlling the controlled object. ..

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、分散制御システムが提供される。この分散制御システムは、協働して共通の目的達成を図るための動作を行う複数の被制御装置にそれぞれ搭載される複数のエージェントであって、前記複数の被制御装置の動きをそれぞれ制御する複数のエージェントと、前記目的達成のための観測値に関する情報を取得し、前記観測値に関する情報を前記複数のエージェントに送信する中央制御部と、を備え、前記エージェントは、他の前記エージェントと動きの制御に関する情報を交換することなく、前記中央制御部から取得した前記観測値に関する情報を用いて、前記目的達成のための動作をさせるように前記被制御装置の動きを制御する。 (1) According to one embodiment of the present invention, a distributed control system is provided. This distributed control system is a plurality of agents mounted on a plurality of controlled devices that collaborate to perform operations for achieving a common purpose, and controls the movements of the plurality of controlled devices. The agent includes a plurality of agents and a central control unit that acquires information on the observed value for achieving the object and transmits the information on the observed value to the plurality of agents, and the agent operates with the other agents. The movement of the controlled device is controlled so as to perform the operation for achieving the object by using the information on the observed value acquired from the central control unit without exchanging the information on the control of the above.

この構成によれば、複数のエージェントは、中央制御部から送信された観測値に関する情報を用いて、それぞれが搭載された被制御装置の動きを制御する。各エージェントは、互いが制御する被制御装置の動きの情報を交換せずに、協働して共通の目的達成のための動作を被制御装置に行わせる。すなわち、エージェントは、自身が制御する被制御装置に、他のエージェントが制御する被制御装置の動きに応じて受ける影響を観測値を用いて間接的に考慮し、また、自身の制御が目標に与える影響を簡易的な出力特性としてモデル化する。この結果、エージェントは、他の被制御装置の位置などの情報が正確に把握できなくても、被制御装置を制御できる。すなわち、本構成によれば、制御対象の物体を安定的に制御できる。また、複数の被制御装置は、搭載する各エージェントによって独立に制御されている。そのため、ある被制御装置の特性や中央制御部自体の特性が変化しても、他の被制御装置の制御によって共通の目的が達成される。これにより、複数の内のある被制御装置を交換しても、交換後の被制御装置を、他の被制御装置に合わせて設定し直す必要もない。 According to this configuration, the plurality of agents control the movement of the controlled device on which each of the agents is mounted, using the information regarding the observed value transmitted from the central control unit. Each agent cooperates with the controlled device to perform an operation for achieving a common purpose without exchanging information on the movement of the controlled device controlled by each other. That is, the agent indirectly considers the influence of the controlled device controlled by the agent according to the movement of the controlled device controlled by another agent by using the observed value, and the control of the agent is the target. Model the effect as a simple output characteristic. As a result, the agent can control the controlled device even if the information such as the position of another controlled device cannot be accurately grasped. That is, according to this configuration, the object to be controlled can be stably controlled. Further, the plurality of controlled devices are independently controlled by each of the mounted agents. Therefore, even if the characteristics of a certain controlled device or the characteristics of the central control unit itself change, the common purpose is achieved by controlling the other controlled devices. As a result, even if one of the plurality of controlled devices is replaced, it is not necessary to reset the replaced controlled device according to the other controlled devices.

(2)上記態様の分散制御システムにおいて、前記目的には、物体を移動させることを含み、前記中央制御部は、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の、前記物体の状態の変化量から、目標に対する誤差(もしくは指令値)を算出すると共に、前記誤差を前記複数のエージェントに送信し、前記エージェントは、前記誤差を用いて指令値を算出して前記被制御装置の動きを制御してもよい。
この構成によれば、誤差(もしくは指令値)が中央制御部で算出されることにより、各エージェントで共通して行われる演算処理が中央制御部で行われているため、各エージェントが各指令値を算出する場合と比較して、分散制御システム全体の負荷を低減できる。
(2) In the distributed control system of the above aspect, the object includes moving an object, and the central control unit is the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object. The error (or command value) with respect to the target is calculated from the amount of change in the state of, and the error is transmitted to the plurality of agents, and the agent calculates the command value using the error and the controlled device. You may control the movement of.
According to this configuration, since the error (or command value) is calculated by the central control unit, the arithmetic processing commonly performed by each agent is performed by the central control unit, so that each agent has each command value. Compared with the case of calculating, the load of the entire distributed control system can be reduced.

(3)上記態様の分散制御システムにおいて、前記中央制御部は、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の前記物体の状態の変化量を検出するセンサと、前記目的と、前記センサにより検出された前記物体の状態の変化量との差分から、複数の座標軸に分解された差分を含む前記指令値を算出する誤差算出部と、前記誤差算出部により算出された前記指令値を前記エージェントに送信する通信部と、を有し、前記エージェントは、前記指令値を受信する受信部と、前記指令値に含まれる、前記所定軸に分解された差分の正負を用い、かつ、前記所定軸に沿う分解された差分の大きさを用いずに、前記被制御装置の動きを制御するエージェント側制御部と、を有してもよい。
この構成によれば、エージェント側制御部は、受信部を介して取得した物体の状態の変化量を、所定軸を含む1つ以上の軸に差分に分解する。エージェント側制御部は、所定軸に分解された差分について、差分の大きさを用いずに、差分の正負のみを用いて被制御装置の動きを制御する。すなわち、エージェント側制御部は、単に所定軸に分解された差分における正負のみの判定結果を用いて、被制御装置への出力を決定する。これにより、エージェント側制御部は、差分の大きさに応じて変化する異なる出力を計算しなくても済む。そのため、演算負荷が抑制され、被制御装置が簡単に制御される。
(3) In the distributed control system of the above aspect, the central control unit includes a sensor that detects the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object, and the object. An error calculation unit that calculates the command value including the difference decomposed into a plurality of coordinate axes from the difference from the change amount of the state of the object detected by the sensor, and the command calculated by the error calculation unit. The agent has a communication unit that transmits a value to the agent, and the agent uses the positive / negative of the reception unit that receives the command value and the difference that is included in the command value and is decomposed into the predetermined axes. , The agent-side control unit that controls the movement of the controlled device may be provided without using the magnitude of the decomposed difference along the predetermined axis.
According to this configuration, the agent-side control unit decomposes the amount of change in the state of the object acquired via the receiving unit into one or more axes including a predetermined axis. The agent-side control unit controls the movement of the controlled device by using only the positive and negative of the difference without using the magnitude of the difference for the difference decomposed on a predetermined axis. That is, the agent-side control unit determines the output to the controlled device by using only the positive / negative determination result of the difference decomposed into a predetermined axis. As a result, the agent-side control unit does not have to calculate different outputs that change depending on the magnitude of the difference. Therefore, the calculation load is suppressed, and the controlled device is easily controlled.

(4)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェント側制御部は、前記所定軸に分解された差分が正の場合には、前記所定軸に分解された差分の大きさにかかわらず、予め設定された定数を前記被制御装置への出力とし、前記所定軸に分解された差分が零以下の場合には、前記所定軸に分解された差分の大きさにかかわらず、前記被制御装置への出力をゼロとしてもよい。
この構成によれば、エージェント側制御部は、所定軸に分解された差分が零以下の場合に、被制御装置への出力を一律でゼロとする。そのため、被制御装置の制御がさらに簡単になる。
(4) In the distributed control system of the above aspect, when the difference decomposed on the predetermined axis is positive, the agent side control unit is preset regardless of the magnitude of the difference decomposed on the predetermined axis. The constant is used as the output to the controlled device, and when the difference decomposed into the predetermined axis is zero or less, the difference to the controlled device is sent regardless of the magnitude of the difference decomposed into the predetermined axis. The output may be zero.
According to this configuration, the agent-side control unit uniformly sets the output to the controlled device to zero when the difference decomposed on a predetermined axis is zero or less. Therefore, the control of the controlled device becomes easier.

(5)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェント側制御部は、前記所定軸に分解された差分が零以下であり、かつ、前記所定軸に分解された差分の大きさが所定値未満の場合に、予め設定された負の定数を前記被制御装置への出力としてもよい。
この構成によれば、エージェント側制御部は、所定軸に分解された差分が所定値以上の大きさの負の値であった場合に、被制御装置の出力を負の定数とする。そのため、所定軸に分解された差分が零以下の場合に、エージェント側制御部は、絶対値の大きさで出力を2通りに切り替えることにより、1通りに切り替える場合と比較して、被制御装置および物体に対しての制御の精度や応答性を向上させることができる。
(5) In the distributed control system of the above aspect, in the agent side control unit, the difference decomposed on the predetermined axis is zero or less, and the magnitude of the difference decomposed on the predetermined axis is less than a predetermined value. In this case, a preset negative constant may be used as an output to the controlled device.
According to this configuration, the agent-side control unit sets the output of the controlled device as a negative constant when the difference decomposed on a predetermined axis is a negative value having a magnitude equal to or greater than a predetermined value. Therefore, when the difference decomposed on a predetermined axis is zero or less, the agent-side control unit switches the output in two ways according to the magnitude of the absolute value, as compared with the case where the output is switched in one way. And the accuracy and responsiveness of control to the object can be improved.

(6)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェントは、分解された差分の絶対値が大きい順に優先順位を付し、前記優先順位が大きい有限個の分解された差分を用いた値の合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部とを有してもよい。
この構成によれば、優先順位が大きい順の有限個の分解された差分のみが、被制御装置への出力に利用される差分として用いられる。すなわち、出力への影響が小さい差分は、被制御装置の出力として計算対象に含まれない。これにより、演算負荷を軽減した上で、優先順位の低い差分の被制御装置の出力への影響を抑制できる。
(6) In the distributed control system of the above aspect, the agent prioritizes the decomposed differences in descending order of absolute value, and is the total of the values using the finite number of decomposed differences having the highest priority. It may have an error integration unit that calculates a certain integration error, and a device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error.
According to this configuration, only a finite number of decomposed differences in descending order of priority are used as the differences used for output to the controlled device. That is, the difference having a small influence on the output is not included in the calculation target as the output of the controlled device. As a result, it is possible to reduce the calculation load and suppress the influence of the difference having a low priority on the output of the controlled device.

(7)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェントは、分解された差分のそれぞれに、分解された差分ごとに個別に設定された重み付けを乗じた値を用いて算出されるそれぞれの値の合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、を有してもよい。
この構成によれば、分解された差分に、分解された差分ごとに設定された重み付けを乗じた各値が算出される。重み付けを変化させることにより、目的に対する影響が大きい被制御装置のパラメータを、統合誤差に及ぼす影響が大きくなるように調整できる。これにより、重要度の高い差分に対する制御性能を向上できる。
(7) In the distributed control system of the above aspect, the agent is the sum of the respective values calculated by multiplying each of the decomposed differences by a weight individually set for each decomposed difference. It may have an error integration unit that calculates the integration error, and a device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error.
According to this configuration, each value is calculated by multiplying the decomposed difference by the weight set for each decomposed difference. By changing the weighting, the parameters of the controlled device, which has a large influence on the purpose, can be adjusted so as to have a large influence on the integration error. As a result, the control performance for the difference of high importance can be improved.

(8)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェントは、分解された差分のそれぞれの内、分解された差分ごとに個別に設定された閾値以上である差分を用いて算出されるそれぞれの合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、を有してもよい。
この構成によれば、分解された差分が予め差分ごとに設定された閾値以上の場合に、統合誤差の計算対象に含まれる。そのため、閾値を変化させることにより、目的に対する影響が大きい差分を統合誤差に含ませて、一方で、影響が小さい差分を統合誤差に含ませないことができる。これにより、被制御装置の出力への影響を抑制した上で、本構成のシステムへの演算負荷を軽減できる。
(8) In the distributed control system of the above aspect, the agent is the total of each of the decomposed differences calculated by using the difference that is equal to or more than the threshold value individually set for each decomposed difference. It may have an error integration unit that calculates a certain integration error, and a device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error.
According to this configuration, when the decomposed difference is equal to or larger than the threshold value set in advance for each difference, it is included in the calculation target of the integration error. Therefore, by changing the threshold value, it is possible to include the difference having a large influence on the purpose in the integration error, while not including the difference having a small influence in the integration error. As a result, it is possible to reduce the calculation load on the system of this configuration while suppressing the influence on the output of the controlled device.

(9)上記態様の分散制御システムにおいて、前記エージェントは、分解された差分に重みや順位付けを行った統合誤差を算出する誤差統合部と、前記誤差統合部で求められた統合誤差に動的な処理を加える動的誤差調整部と、前記動的誤差調整部によって位相やゲインを調整した動的調整誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、を有していてもよい。
各被制御装置は、目的に対する変化量として間接的に統合誤差に含まれる他の被制御装置の状態の変化に影響される。この構成によれば、統合誤差の算出に用いられる分解された差分は、そのままの値ではなく、動的な処理を加えられたものである。そのため、エージェント及びエージェント間への誤差の影響を動的に変えることが可能になり、応答性の違いへの対応やエージェント毎に動作を変えるなどの、対象や環境の変化に対する適応性の高い制御系を構成できる。
(9) In the distributed control system of the above aspect, the agent dynamically responds to the error integration unit that calculates the integration error by weighting and ranking the decomposed differences and the integration error obtained by the error integration unit. It has a dynamic error adjustment unit that applies various processing, and a device control unit that controls the movement of the controlled device using the dynamic adjustment error whose phase and gain are adjusted by the dynamic error adjustment unit. May be good.
Each controlled device is indirectly affected by changes in the state of other controlled devices included in the integration error as a change amount with respect to the purpose. According to this configuration, the decomposed differences used to calculate the integration error are not the raw values, but are dynamically processed. Therefore, it is possible to dynamically change the influence of the error between agents and agents, and control with high adaptability to changes in the target and environment, such as responding to differences in responsiveness and changing the operation for each agent. The system can be constructed.

(10)上記態様の分散制御システムにおいて、前記目的には、物体を移動させることを含み、前記中央制御部は、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の、前記物体の状態の変化量を、前記観測値に関する情報として取得すると共に、前記複数のエージェントに送信し、前記エージェントは、前記物体の状態の変化量を用いて前記被制御装置の動きを制御してもよい。
観測値に関する情報として物体の状態の変化量が用いられることにより、この構成を用いて、物体を目的の場所まで移動させることができる。
(10) In the distributed control system of the above aspect, the object includes moving an object, and the central control unit is the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object. The amount of change in the state of the object is acquired as information about the observed value and transmitted to the plurality of agents, and the agent controls the movement of the controlled device by using the amount of change in the state of the object. good.
By using the amount of change in the state of the object as information about the observed value, this configuration can be used to move the object to the target location.

(11)上記態様の分散制御システムにおいて、前記中央制御部または前記エージェントは、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の前記物体の状態の変化量を、前記目的達成のための制御の前に予め取得しておいてもよい。
この構成によれば、予め取得されて紐付けられた被制御装置の制御と、物体の状態の変化量を用いることにより、目的達成の精度を向上させることができる。
(11) In the distributed control system of the above aspect, the central control unit or the agent achieves the object by determining the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object. It may be acquired in advance before the control for the purpose.
According to this configuration, the accuracy of achieving the purpose can be improved by using the control of the controlled device acquired and associated in advance and the amount of change in the state of the object.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、制御装置、分散制御システム、およびこれらを備える装置およびシステム、および制御方法、およびこれらシステムや方法を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various aspects, for example, a control device, a distributed control system, a device and system including these, a control method, and a computer for executing these systems and methods. It can be realized in the form of a program, a server device for distributing the computer program, a non-temporary storage medium for storing the computer program, and the like.

本発明の実施形態としての分散制御システムの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the distributed control system as an embodiment of this invention. 中央制御装置および1つの被制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of a central control device and one controlled device. 分散制御システムの制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of a distributed control system. 物体の位置変化の時間推移を表すグラフである。It is a graph which shows the time transition of the position change of an object. 物体の姿勢変化の時間推移を表すグラフである。It is a graph which shows the time transition of the posture change of an object. 図4に示される期間における各出力の時間推移である。It is a time transition of each output in the period shown in FIG. 図4に示される期間における各出力の時間推移である。It is a time transition of each output in the period shown in FIG. 第1実施形態の第3変形例における中央制御装置および1つの被制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the central control device and one controlled device in the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例における出力の算出方法のフローチャートである。It is a flowchart of the output calculation method in the 3rd modification of 1st Embodiment. 第1実施形態の第3変形例における追従性能の説明図である。It is explanatory drawing of the follow-up performance in the 3rd modification of 1st Embodiment. 比較例における追従性能の説明図である。It is explanatory drawing of the follow-up performance in a comparative example. 第1実施形態の第4変形例における中央制御装置および1つの被制御装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the central control device and one controlled device in the 4th modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の分散制御システムの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the distributed control system of 2nd Embodiment. 第2実施形態の分散制御システムの制御方法のフローチャートである。It is a flowchart of the control method of the distributed control system of 2nd Embodiment.

<第1実施形態>
図1は、本発明の実施形態としての分散制御システム100の概略斜視図である。第1実施形態の分散制御システム100は、搬送対象である物体OBを目的地まで飛行させて搬送する搬送システムである。図1に示されるように、分散制御システム100は、物体OBに取り付けられた中央制御装置(中央制御部)50と、中央制御装置50から送信される情報を用いて制御される4つの被制御装置10〜40とを備えている。なお、図1では、4つの被制御装置10〜40および中央制御装置50は、簡略化して表現されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic perspective view of a distributed control system 100 as an embodiment of the present invention. The distributed control system 100 of the first embodiment is a transport system that flies and transports an object OB to be transported to a destination. As shown in FIG. 1, the distributed control system 100 has a central control device (central control unit) 50 attached to the object OB and four controlled devices controlled by using information transmitted from the central control device 50. The devices 10 to 40 are provided. In FIG. 1, the four controlled devices 10 to 40 and the central control device 50 are represented in a simplified manner.

4つの被制御装置10〜40は、同じ構成および形状を有する。各被制御装置10〜40は、物体OBを目標に移動させることが可能な位置に固定されており、その位置は未知である。なお、図1には、X軸、Y軸、およびZ軸で構成される絶対座標ACと、x軸、y軸、およびz軸で構成される中央制御装置50に設定された相対座標RCとが示されている。絶対座標ACにおけるZ軸と、相対座標RCにおけるz軸とは、互いに重力方向に平行な軸である。本実施形態では、x軸回りの角度がφ、y軸回りの角度がθ、z軸回りの角度がΨとして定義されている。 The four controlled devices 10 to 40 have the same configuration and shape. Each of the controlled devices 10 to 40 is fixed at a position where the object OB can be moved to the target, and the position is unknown. Note that FIG. 1 shows the absolute coordinate AC composed of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, and the relative coordinate RC set in the central control device 50 composed of the x-axis, the y-axis, and the z-axis. It is shown. The Z-axis in the absolute coordinate AC and the z-axis in the relative coordinate RC are axes parallel to each other in the direction of gravity. In this embodiment, the angle around the x-axis is defined as φ, the angle around the y-axis is defined as θ, and the angle around the z-axis is defined as Ψ.

図2は、中央制御装置50および1つの被制御装置10の概略ブロック図である。図2に示されるように、中央制御装置50は、観測値に関する情報を取得するセンサ51と、中央制御装置50を制御する第1制御部52と、第1制御部52およびセンサ51のバッテリ57とを備えている。センサ51は、加速度センサおよびジャイロセンサである。中央制御装置50は物体OBに固定されているため、センサ51は、相対座標RCにおける物体OBの位置(座標値)および姿勢(各角度φ、θ、Ψ)を検出する。なお、以降では、検出された物体OBの位置および姿勢を物体OBの状態量とも呼ぶ。 FIG. 2 is a schematic block diagram of the central control device 50 and one controlled device 10. As shown in FIG. 2, the central control device 50 includes a sensor 51 that acquires information on observed values, a first control unit 52 that controls the central control device 50, and a battery 57 of the first control unit 52 and the sensor 51. And have. The sensor 51 is an acceleration sensor and a gyro sensor. Since the central control device 50 is fixed to the object OB, the sensor 51 detects the position (coordinate value) and posture (each angle φ, θ, Ψ) of the object OB in the relative coordinates RC. Hereinafter, the position and orientation of the detected object OB will also be referred to as a state quantity of the object OB.

図2に示されるように、第1制御部52は、CPU(Central Processing Unit)53と、ROM(Read Only Memory)55と、RAM(Random Access Memory)56と、通信部54とを備えている。通信部54は、無線通信を行うことによって、各被制御装置10〜40に各種情報を送信する。また、通信部54は、図示されていない入力部(例えば、キーボードやマウス)から入力された物体OBの搬送先である目的地の絶対座標ACにおける座標値および姿勢を取得する。本実施形態における目的地は、4つの被制御装置10〜40が協働して達成する共通の目的に相当する。目的地の絶対座標ACにおける座標値および姿勢を、単に目標値(目標)とも呼ぶ。通信部54は、クロック周期dT(s)が経過する度に、中央制御装置50から物体OBの状態量をブロードキャスト送信する。なお、通信部54は、中央制御装置50から4つの被制御装置10〜40へと物体OBの状態量をユニキャスト送信してもよい。 As shown in FIG. 2, the first control unit 52 includes a CPU (Central Processing Unit) 53, a ROM (Read Only Memory) 55, a RAM (Random Access Memory) 56, and a communication unit 54. .. The communication unit 54 transmits various information to the controlled devices 10 to 40 by performing wireless communication. Further, the communication unit 54 acquires the coordinate value and the posture in the absolute coordinate AC of the destination which is the transport destination of the object OB input from the input unit (for example, a keyboard or mouse) which is not shown. The destination in this embodiment corresponds to a common purpose achieved by the four controlled devices 10 to 40 in cooperation with each other. The coordinate value and posture in the absolute coordinate AC of the destination are also simply called a target value (target). The communication unit 54 broadcasts the state quantity of the object OB from the central control device 50 each time the clock period dT (s) elapses. The communication unit 54 may unicast the state quantity of the object OB from the central control device 50 to the four controlled devices 10 to 40.

CPU53は、ROM55およびRAM56に接続され、ROM55に格納されているコンピュータプログラムをRAM56に展開して実行することにより、状態予測部531および誤差算出部532として機能する。状態予測部531は、センサ51の検出値を用いて、物体OBにおける加速度および角速度を含む状態量を算出する。状態予測部531は、下記式(1)に示される、時刻tからτ秒後の物体OBの予測位置(x(t+τ),y(t+τ),z(t+τ))および予測ヨー角(Ψ(t+τ))の予測値を算出する。 The CPU 53 is connected to the ROM 55 and the RAM 56, and functions as a state prediction unit 531 and an error calculation unit 532 by expanding the computer program stored in the ROM 55 into the RAM 56 and executing the program. The state prediction unit 531 calculates the state quantity including the acceleration and the angular velocity in the object OB by using the detected value of the sensor 51. The state prediction unit 531 uses the predicted position (x (t + τ), y (t + τ), z (t + τ)) and the predicted yaw angle (Ψ (Ψ (Ψ)) of the object OB after τ seconds from the time t, which is shown in the following equation (1). Calculate the predicted value of t + τ)).

Figure 2021114014
Figure 2021114014

誤差算出部532は、状態予測部531によって算出されたτ秒後の予測値と、通信部54を介して取得した物体OBの目標値とを用いて、τ秒後の状態量と目標値との予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を下記式(2)のように算出する。なお、第1実施形態における予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)は、目標に対する誤差および指令値に相当する。また、予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)に含まれる各成分(例えば、「ex」)は、所定軸に沿うように分解された誤差に相当する。 The error calculation unit 532 uses the predicted value after τ seconds calculated by the state prediction unit 531 and the target value of the object OB acquired via the communication unit 54 to obtain the state quantity and the target value after τ seconds. calculating a prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) to as equation (2). Incidentally, the prediction error in the first embodiment (e x, e y, e z, e Ψ) corresponds to the error and the command value for the target. Further, the components contained in the prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) ( e.g., "e x") corresponds to a degraded error along the predetermined axis.

Figure 2021114014
Figure 2021114014

なお、式(2)で表される予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)は、相対座標RCにおける誤差になる。そのため、誤差算出部532は、下記式(3)に示される座標変換を行うことによって、絶対座標ACにおける目標値(Xm,Ym)を相対座標RCにおける目標値(xm、ym)に変換する。式(2),(3)を用いて算出された予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)は、通信部54を介して、各被制御装置10〜40に送信される。

Figure 2021114014
Incidentally, the formula represented by the prediction error in (2) (e x, e y, e z, e Ψ) will errors in the relative coordinate RC. Therefore, the error calculating section 532 executes the coordinate transformation represented by the following formula (3), the absolute target value at the coordinates AC (X m, Y m) of the target value in the relative coordinate RC (x m, y m) Convert to. Equation (2), the prediction error calculated using (3) (e x, e y, e z, e Ψ) via the communication unit 54 is transmitted to the controlled device 10 to 40.
Figure 2021114014

図2に示される被制御装置10は、プロペラ13と、プロペラ13を回転させるモータ12と、被制御装置10を制御する第2制御部(エージェント)14と、モータ12および第2制御部14のバッテリ11とを備えている。モータ12の駆動によってプロペラ13が回転し、被制御装置10は飛行移動する。なお、図2では、各被制御装置10〜40が同じ構成を有するため、被制御装置10のみについて説明するが、中央制御装置50は、被制御装置20〜40に対して、以降で説明する被制御装置10に対する制御と同じ制御を行っている。 The controlled device 10 shown in FIG. 2 includes a propeller 13, a motor 12 for rotating the propeller 13, a second control unit (agent) 14 for controlling the controlled device 10, a motor 12, and a second control unit 14. It includes a battery 11. The propeller 13 is rotated by the drive of the motor 12, and the controlled device 10 flies and moves. In FIG. 2, since each of the controlled devices 10 to 40 has the same configuration, only the controlled device 10 will be described, but the central control device 50 will be described below with respect to the controlled devices 20 to 40. The same control as the control for the controlled device 10 is performed.

第2制御部14は、CPU15と、ROM17と、RAM18と、受信部16と、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)などで構成された記憶部19とを備えている。受信部16は、無線通信を行うことによって、中央制御装置50の通信部54から送信される予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を受信する。なお、CPU15,ROM17,およびRAM18は、エージェント側制御部に相当する。 The second control unit 14 includes a CPU 15, a ROM 17, a RAM 18, a receiving unit 16, and a storage unit 19 composed of a hard disk drive (HDD) and the like. Receiver 16, by performing wireless communication, the prediction error sent from the communication unit 54 of the central control unit 50 (e x, e y, e z, e Ψ) to receive. The CPU 15, ROM 17, and RAM 18 correspond to the agent-side control unit.

CPU15は、ROM17およびRAM18に接続され、ROM17に格納されているコンピュータプログラムをRAM18に展開して実行することにより、誤差統合部151およびモータ制御部(装置制御部)152として機能する。誤差統合部151は、下記式(4)のように表される、各入力の各出力に対する作用を考慮した統合誤差Eiを算出する。 The CPU 15 is connected to the ROM 17 and the RAM 18, and functions as an error integration unit 151 and a motor control unit (device control unit) 152 by expanding and executing a computer program stored in the ROM 17 in the RAM 18. The error integration unit 151 calculates the integration error E i in consideration of the action of each input on each output, which is expressed by the following equation (4).

Figure 2021114014
Figure 2021114014

式(4)において、本実施形態では、誤差統合部151は、出力ui(i=1,2,3,4:被制御装置の数)を増やしたときに、ejが減る作用係数qijに対しては正(qij=1)とし、増える作用係数qijに対しては負(qij=−1)として、統合誤差Eiを算出する。すなわち、誤差統合部151は、uiに対する「ex」などの各要素の正負を用いて、各要素の大きさにかかわらず、予め設定された定数の作用係数qijを割り当てている。また、誤差統合部151は、重みgiを用いて、制御すべき目標に順位付けを行っている。すなわち、誤差統合部151は、「ex」などの各要素のそれぞれに、要素ごとに個別に設定された重みgiを乗じた値のそれぞれの合計である統合誤差Eiを算出している。 In the equation (4), in the present embodiment, the error integration unit 151 reduces the coefficient of action q that e j decreases when the output u i (i = 1, 2, 3, 4: number of controlled devices) is increased. a positive (q ij = 1) for ij, as a negative (q ij = -1) for increased activity coefficients q ij, calculates an integrated error E i. That is, the error integrating unit 151 is assigned with a positive and negative elements, such as "e x" for u i, regardless of the size of each element, the effect coefficient q ij of preset constant. The error integrating unit 151, using the weight g i, is performed ranking the target to be controlled. That is, the error integrating unit 151, each of the elements, such as "e x", and calculates the integration error E i are the respective sum of the values obtained by multiplying the weight g i which is set individually for each element ..

誤差統合部151は、算出された統合誤差Eiと、下記式(5)とを用いて、出力uiを算出する。モータ制御部152は、算出した出力uiに応じた電圧をモータ12に出力することにより、物体OBの位置および姿勢を制御する。 The error integration unit 151 calculates the output u i using the calculated integration error E i and the following equation (5). The motor control unit 152 controls the position and orientation of the object OB by outputting a voltage corresponding to the calculated output u i to the motor 12.

Figure 2021114014
Figure 2021114014

図3は、分散制御システム100の制御方法を示すフローチャートである。図3のフローチャートは、各被制御装置10の位置(Xi,Yi,Zi)およびヨー角度(Ψi)が、目標値(Xmi,Ymi,Zmi,Ψmi)に追従するように制御された場合の制御フローを示している。図3に示されるように、初めに、第1制御部52は、通信部54を介して、物体OBの搬送先としての絶対座標ACにおける目標値を取得する(ステップS1)。誤差算出部532は、式(3)を用いて取得された絶対座標ACにおける目標値を、相対座標RCにおける目標値に変換する(ステップS2)。 FIG. 3 is a flowchart showing a control method of the distributed control system 100. In the flowchart of FIG. 3, the position (X i , Y i , Z i ) and the yaw angle (Ψ i ) of each controlled device 10 follow the target values (X mi , Y mi , Z mi , Ψ mi). The control flow when controlled in this way is shown. As shown in FIG. 3, first, the first control unit 52 acquires the target value in the absolute coordinates AC as the transport destination of the object OB via the communication unit 54 (step S1). The error calculation unit 532 converts the target value in the absolute coordinate AC acquired by using the equation (3) into the target value in the relative coordinate RC (step S2).

センサ51は、加速度センサおよびジャイロセンサのセンサ値を取得する(ステップS3)。状態予測部531は、センサ51の検出値を用いて物体OBの状態量(物体OBの位置および姿勢)を算出する(ステップS4)。誤差算出部532は、状態予測部531によって算出された、式(1)に表されるτ秒後の物体OBの予測値(x(t+τ),y(t+τ),z(t+τ)),Ψ(t+τ))を用いて、式(2)で表される予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を算出する(ステップS5)。 The sensor 51 acquires the sensor values of the acceleration sensor and the gyro sensor (step S3). The state prediction unit 531 calculates the state quantity of the object OB (position and posture of the object OB) using the detected value of the sensor 51 (step S4). The error calculation unit 532 uses the state prediction unit 531 to calculate the predicted values (x (t + τ), y (t + τ), z (t + τ)) of the object OB after τ seconds represented by the equation (1), Ψ. (t + tau)) using a prediction error (e x of the formula (2), e y, e z, e Ψ) is calculated (step S5).

各被制御装置10〜40は、それぞれが備える受信部を介して、予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を取得する(ステップS6)。なお、各被制御装置10〜40が以降で説明する制御フローを行うが、各被制御装置10〜40での制御フローが同じであるため、被制御装置10が行う制御フローについて説明し、被制御装置20〜40が行う制御フローについての説明を省略する。 The controlled device 10 to 40 via the receiving unit each comprising, the prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) to get (step S6). Although each of the controlled devices 10 to 40 performs the control flow described below, since the control flow of each of the controlled devices 10 to 40 is the same, the control flow performed by the controlled device 10 will be described and controlled. The description of the control flow performed by the control devices 20 to 40 will be omitted.

被制御装置10の誤差統合部151は、取得した予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を用いて、式(4)に示される統合誤差Eiを算出する(ステップS7)。誤差統合部151は、算出された統合誤差Eiを用いて式(5)に示される出力uiを算出して、モータ制御部152が出力uiに用いてモータ12を制御する(ステップS8)。 Error integrating unit 151 of the controlled device 10, the acquired prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) is used to calculate an integrated error E i as shown in equation (4) (step S7) .. Error integrating unit 151 calculates the output u i represented by the formula (5) using the integrated error E i calculated, the motor control unit 152 controls the motor 12 using the output u i (step S8 ).

誤差統合部151は、時間t1を、クロック周期dTを加えた時間に更新する(ステップS9)。誤差統合部151は、時間t1が演算周期Tc(s)を経過したか否かを判定する(ステップS10)。演算周期Tcは、各種パラメータを算出するために必要な時間である。時間t1が演算周期Tcを経過していないと判定された場合には(ステップS10:NO)、誤差統合部151は、引き続き、時間t1の演算周期Tcの経過を待機する。時間t1が演算周期Tcを経過したと判定された場合には(ステップS10:YES)、誤差統合部151は、時間t1をゼロにリセットする(ステップS12)。その後、被制御装置10の受信部16は、予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)を取得し(ステップS6)、ステップS7以降の処理が行われる。これらの制御フローは、各被制御装置10〜40において、物体OBが目的地に到達するまで行われる。 The error integration unit 151 updates the time t 1 to the time obtained by adding the clock period dT (step S9). The error integration unit 151 determines whether or not the time t 1 has passed the calculation cycle Tc (s) (step S10). The calculation cycle Tc is the time required to calculate various parameters. If it is determined that the time t 1 has not passed the calculation cycle Tc (step S10: NO), the error integration unit 151 continuously waits for the passage of the calculation cycle Tc at the time t 1. When it is determined that the time t 1 has passed the calculation cycle Tc (step S10: YES), the error integration unit 151 resets the time t 1 to zero (step S12). Thereafter, the receiving unit 16 of the controller 10, the prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) acquires (step S6), and the processes after Step S7 is performed. These control flows are performed in each of the controlled devices 10 to 40 until the object OB reaches the destination.

図4は、物体OBの位置変化の時間推移を表すグラフである。図4には、物体OBの位置が目標値(Xm,Ym,Zm)に到達するまでの各座標軸における推移が示されている。図4に示されるように、物体OBは、時間の経過と共に目標値に近づく。 FIG. 4 is a graph showing the time transition of the position change of the object OB. FIG. 4 shows the transition in each coordinate axis until the position of the object OB reaches the target value (X m , Y m , Z m). As shown in FIG. 4, the object OB approaches the target value with the passage of time.

図5は、物体OBの姿勢変化の時間推移を表すグラフである。図5には、物体OBの位置が目標値に近づくにつれ、物体OBの姿が目標の姿勢(Ψm)に変化するまでの推移が示されている。図5に示されるように、物体OBは、時間の経過と共に目標の姿勢に近づく。 FIG. 5 is a graph showing the time transition of the posture change of the object OB. FIG. 5 shows the transition from the appearance of the object OB to the target posture (Ψ m) as the position of the object OB approaches the target value. As shown in FIG. 5, the object OB approaches the target posture over time.

図6は、図4に示される期間T1における各出力u1〜u4の時間推移である。図7は、図4に示される期間T2における各出力u1〜u4の時間推移である。図6には、物体OBが目標値に到達する前の過渡状態のモータの制御量が示されている。一方で、図7には、物体OBが目標値に到達した後の定常状態のモータの制御量が示されている。図6および図7に示されるように、統合誤差Eiによって決定する各被制御装置10〜40の出力u1〜u4では、式(5)に示される所定値Ubと0との切替が頻繁に起こっている。 FIG. 6 is a time transition of each output u 1 to u 4 in the period T1 shown in FIG. FIG. 7 is a time transition of each output u 1 to u 4 in the period T2 shown in FIG. FIG. 6 shows the control amount of the motor in the transient state before the object OB reaches the target value. On the other hand, FIG. 7 shows the control amount of the motor in the steady state after the object OB reaches the target value. As shown in FIGS. 6 and 7, in the outputs u 1 to u 4 of the controlled devices 10 to 40 determined by the integration error E i , the predetermined values U b and 0 shown in the equation (5) are switched. Is happening frequently.

以上説明したように、第1実施形態の分散制御システム100は、被制御装置10〜40に搭載された複数の第2制御部14と、中央制御装置50とを備えている。被制御装置10〜40は、物体OBを目的地に搬送するという共通の目的を達成するために協働している。中央制御装置50は、センサ51から物体OBの状態量を検出し、検出した状態量を各第2制御部へと送信する。例えば、被制御装置10の第2制御部14は、他の被制御装置20〜40と制御情報を交換せずに、被制御装置10を制御する。そのため、第1実施形態では、第2制御部14は、第2制御部14が制御する被制御装置10に、他の被制御装置20〜40の制御が物体OBに及ぼす影響を観測値を用いて間接的に考慮し、また、自身の制御が目標に与える影響を簡易的な出力特性としてモデル化すれば済む。この結果、第2制御部14は、他の被制御装置20〜40の位置などの情報が正確に把握できなくても、被制御装置10を制御できる。すなわち、分散制御システム100によれば、物体OBを安定的に制御できる。また、各被制御装置10〜40は、各被制御装置10〜40が搭載する第2制御部14によって独立に制御されている。そのため、ある被制御装置の特性や中央制御装置50の特性が変化しても、他の被制御装置の制御によって目的地まで物体OBが搬送される。これにより、複数の内のある被制御装置を交換しても、交換後の被制御装置を、他の被制御装置に合わせて設定し直す必要がない。 As described above, the distributed control system 100 of the first embodiment includes a plurality of second control units 14 mounted on the controlled devices 10 to 40, and a central control device 50. The controlled devices 10 to 40 work together to achieve the common purpose of transporting the object OB to the destination. The central control device 50 detects the state quantity of the object OB from the sensor 51 and transmits the detected state quantity to each second control unit. For example, the second control unit 14 of the controlled device 10 controls the controlled device 10 without exchanging control information with other controlled devices 20 to 40. Therefore, in the first embodiment, the second control unit 14 uses the observed value on the controlled device 10 controlled by the second control unit 14 on the influence of the control of the other controlled devices 20 to 40 on the object OB. It is sufficient to consider indirectly and model the influence of one's own control on the target as a simple output characteristic. As a result, the second control unit 14 can control the controlled device 10 even if the information such as the positions of the other controlled devices 20 to 40 cannot be accurately grasped. That is, according to the distributed control system 100, the object OB can be controlled stably. Further, each of the controlled devices 10 to 40 is independently controlled by a second control unit 14 mounted on each of the controlled devices 10 to 40. Therefore, even if the characteristics of a certain controlled device or the characteristics of the central control device 50 change, the object OB is transported to the destination under the control of another controlled device. As a result, even if one of the plurality of controlled devices is replaced, it is not necessary to reset the replaced controlled device according to the other controlled devices.

また、第1実施形態の中央制御装置50は、目標に対する誤差(もしくは指令値)を算出し、その誤差を各被制御装置10〜40に送信し、各被制御装置10〜40内で指令値を算出する。これにより、各被制御装置10〜40で共通して行われる演算処理が中央制御装置50で行われている。そのため、各被制御装置10〜40で、誤差算出から指令値算出までの全てを行う場合と比較して、分散制御システム100の負荷は低減する。 Further, the central control device 50 of the first embodiment calculates an error (or command value) with respect to the target, transmits the error to the controlled devices 10 to 40, and commands the command value in each controlled device 10 to 40. Is calculated. As a result, the central control device 50 performs arithmetic processing that is commonly performed by the controlled devices 10 to 40. Therefore, the load on the distributed control system 100 is reduced as compared with the case where each of the controlled devices 10 to 40 performs everything from the error calculation to the command value calculation.

また、第1実施形態の誤差統合部151は、式(5)に示されるように、統合誤差Eiの正負によって出力uiを決定している。そのため、誤差統合部151は、出力uiの決定に統合誤差Eiの正負判定のみを用いて、予測誤差の各構成の大きさを計算せずに、統合誤差Eiを算出できる。これにより、誤差統合部151の演算負荷が抑制され、被制御装置10が簡単に制御される。 Further, the error integration unit 151 of the first embodiment determines the output u i by the positive and negative of the integration error E i, as shown in the equation (5). Therefore, the error integration unit 151 can calculate the integration error E i by using only the positive / negative determination of the integration error E i in determining the output u i and without calculating the magnitude of each configuration of the prediction error. As a result, the calculation load of the error integrating unit 151 is suppressed, and the controlled device 10 is easily controlled.

また、第1実施形態の誤差統合部151は、式(5)に示されるように、統合誤差Eiが負の場合の出力uiをゼロに設定している。そのため、誤差統合部151の演算負荷がさらに抑制され、被制御装置10がより簡単に制御される。 Further, the error integration unit 151 of the first embodiment sets the output u i to zero when the integration error E i is negative, as shown in the equation (5). Therefore, the calculation load of the error integrating unit 151 is further suppressed, and the controlled device 10 is controlled more easily.

また、第1実施形態の誤差統合部151は、式(4)に示されるように、各差分に重みgiを乗じた値を用いて、統合誤差Eiを算出する。これにより、重みgiを変化させることにより、物体OB搬送時において重要度の高い誤差の統合誤差Eiが及ぼす影響を大きくできる。これにより、物体OBの状態の変化量の精度が向上する。 Further, the error integration unit 151 of the first embodiment calculates the integration error E i by using the value obtained by multiplying each difference by the weight g i, as shown in the equation (4). As a result, by changing the weight g i , the influence of the integration error E i, which is a highly important error during the transportation of the object OB, can be increased. As a result, the accuracy of the amount of change in the state of the object OB is improved.

<実施形態の変形例>
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modified example of the embodiment>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various aspects without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

<第1実施形態の第1変形例>
上記第1実施形態では、誤差統合部151は、重みgijを用いて式(4)に示されるように統合誤差Eiを算出したが、第1変形例の誤差統合部151は、下記式(6)に示されるようにm個の被制御装置から優先順位を付ける。誤差統合部151は、優先順位の結果から、下記式(7)に示されるように、各予測誤差(eij(i=1,2,…,4),(j=x,y,z,ψ))の絶対値と、重みgijとの積が最大となる統合誤差Eiを算出する。算出された第1変形例の統合誤差Eiが用いられて、上記第1実施形態と同じ制御が行われる。
<First modification of the first embodiment>
In the first embodiment, the error integration unit 151 calculates the integration error E i as shown in the equation (4) using the weight g ij , but the error integration unit 151 of the first modification has the following equation. As shown in (6), prioritize from m controlled devices. From the result of the priority order, the error integration unit 151 has each prediction error (e ij (i = 1, 2, ..., 4), (j = x, y, z,) as shown in the following equation (7). the absolute value of [psi)), the product of the weight g ij is calculated integrated error E i that maximizes. The same control as in the first embodiment is performed by using the calculated integration error E i of the first modification.

Figure 2021114014
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第1変形例では、誤差統合部151は、式(6)に示されるように、各予測誤差に含まれる要素の絶対値が大きい順に優先順位を付す。誤差統合部151は、優先順位が大きい順に有限個(式(7)では1個)の要素の差分のみを統合誤差Eiの算出に用いる。これにより、統合誤差Eiの算出に使用する要素の数を変化させることにより、物体OBへの影響が大きい被制御装置10〜40のパラメータが統合誤差Eiに及ぼす影響を大きくできる。これにより、物体OBの状態の変化量の精度が向上する。 In the first modification, as shown in the equation (6), the error integration unit 151 prioritizes the elements included in each prediction error in descending order of absolute value. The error integration unit 151 uses only the differences of a finite number of elements (one in the equation (7)) in descending order of priority in calculating the integration error E i. Thus, by varying the number of elements used for the calculation of the integrated error E i, the parameters of the controlled device 10 to 40 high-impact on the object OB can greatly influence the integration error E i. As a result, the accuracy of the amount of change in the state of the object OB is improved.

<第1実施形態の第2変形例>
第2変形例では、上記第1実施形態と異なり、m個の被制御装置の各予測誤差(ej)に含まれる各要素を判定するための閾値Ciが、予め記憶部19に記憶されている。誤差統合部151は、各要素の絶対値が対応する閾値Ci以上であるか否かを判定し、閾値Ci以上の要素のみを統合誤差Eiの算出に用いる。例えば、下記式(8)に示されるような関係がある場合に、誤差統合部151は、下記式(9)に示される統合誤差Eiを算出する。誤差統合部151は、優先順位の結果から、下記式(9)に示されるように、各誤差の絶対値と、重みgiとの積が最大となる統合誤差Eiを算出する。算出された第2変形例の統合誤差Eiが用いられて、上記第1実施形態と同じ制御が行われる。
<Second modification of the first embodiment>
In the second modification, unlike the first embodiment, the threshold C i for determining the respective elements included in each prediction error of the m of the controlled device (e j) is stored in advance in the storage unit 19 ing. Error integrating unit 151, the absolute value of each element is determined whether a corresponding threshold C i above, using only the threshold C i or more elements to the calculation of the integrated error E i. For example, when there is a relationship as shown in the following formula (8), the error integration unit 151 calculates the integration error E i shown in the following formula (9). From the result of the priority order, the error integration unit 151 calculates the integration error E i that maximizes the product of the absolute value of each error and the weight g i, as shown in the following equation (9). The same control as in the first embodiment is performed by using the calculated integration error E i of the second modification.

Figure 2021114014
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第2変形例では、誤差統合部151は、式(8)に示されるように、各差分の絶対値が個別に予め設定された閾値Ci以上である差分のみを用いて、式(9)に示されるように、統合誤差Eiが算出される。これにより、統合誤差Eiの算出に使用する各閾値Ciを変化させることにより、物体OBへの影響が大きい又は重要な被制御装置10〜40のパラメータが統合誤差Eiに及ぼす影響を大きくできる。これにより、物体OBの状態の変化量の精度が向上する。 In the second modification, as shown in the equation (8), the error integration unit 151 uses only the differences in which the absolute value of each difference is equal to or greater than the individually preset threshold value C i , and the equation (9) is used. As shown in, the integration error E i is calculated. As a result, by changing each threshold value C i used for calculating the integration error E i , the influence on the object OB is large or the important parameters of the controlled devices 10 to 40 have a large influence on the integration error E i. can. As a result, the accuracy of the amount of change in the state of the object OB is improved.

<第1実施形態の第3変形例>
図8は、第1実施形態の第3変形例における中央制御装置50および1つの被制御装置10aの概略ブロック図である。第3変形例では、第1実施形態と比較して、被制御装置10aの第2制御部14aのうち、CPU15aが統合誤差に動的な処理を加える誤差調整部(動的誤差調整部)153として機能すること、誤差統合部151aの出力算出、およびモータ制御部152aの制御が異なり、その他の構成および制御については第1実施形態と同じである。そのため、第3変形例では、第1実施形態と異なる構成および制御について説明し、同じ構成および制御についての説明を省略する。なお、第3変形例では、他の被制御装置20a〜40aも被制御装置10aと同じ構成を有している。
<Third variant of the first embodiment>
FIG. 8 is a schematic block diagram of the central control device 50 and one controlled device 10a in the third modification of the first embodiment. In the third modification, as compared with the first embodiment, of the second control unit 14a of the controlled device 10a, the error adjustment unit (dynamic error adjustment unit) 153 in which the CPU 15a dynamically processes the integration error. The function as, the output calculation of the error integration unit 151a, and the control of the motor control unit 152a are different, and other configurations and controls are the same as those of the first embodiment. Therefore, in the third modification, the configuration and control different from those of the first embodiment will be described, and the description of the same configuration and control will be omitted. In the third modification, the other controlled devices 20a to 40a also have the same configuration as the controlled device 10a.

誤差調整部153は、受信部16を介して中央制御装置50から受信した予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)に含まれる各要素を動的処理し、動的処理後の予測誤差(後述の位相に相当)を算出する。第3変形例では、誤差統合部151が、予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)の代わりに動的処理後の予測誤差を用いて統合誤差Eiを算出する。 Error adjustment unit 153, the prediction error received from the central controller 50 via the reception section 16 (e x, e y, e z, e Ψ) dynamically process each element included in, after dynamic treatment Calculate the prediction error (corresponding to the phase described later). In the third modification, the error integrating unit 151 calculates the prediction error (e x, e y, e z, e Ψ) integrated error E i using the prediction error after dynamic process instead of.

具体的には、誤差調整部153は、予測誤差を用いて、式(10)で表される動的処理された位相αiを算出する。なお、式(10)における分子は、予測誤差に相当する。分母の最大出力値Umaxは、モータ12に最大電圧が加圧された時の出力値である。第3変形例のモータ制御部152aは、誤差調整部153によって位相やゲインが調整された予測誤差を用いて、被制御装置10aの動きを制御する。なお、第3変形例における予測誤差は、位相やゲインが調整された動的調整誤差に相当する。 Specifically, the error adjustment unit 153 calculates the dynamically processed phase α i represented by the equation (10) using the prediction error. The numerator in the formula (10) corresponds to the prediction error. The maximum output value U max of the denominator is the output value when the maximum voltage is applied to the motor 12. The motor control unit 152a of the third modification controls the movement of the controlled device 10a by using the prediction error whose phase and gain are adjusted by the error adjustment unit 153. The prediction error in the third modification corresponds to the dynamic adjustment error in which the phase and gain are adjusted.

上記第1実施形態では、式(5)に示されるように、出力uiは、ONのUbと、OFFのゼロとであったが、第3変形例の誤差統合部151aは、位相の変化によって出力uiのONとOFFとを切り替える。そのため、誤差統合部151aは、下記式(10)に示されるように、位相αiを設定する。なお、式(10)におけるKiは、追従性能を決める関数であり、そのパラメータは適宜設定される。 In the first embodiment, as shown in the equation (5), the output u i is ON U b and OFF zero, but the error integration unit 151 a of the third modification is of phase. The output u i is switched between ON and OFF according to the change. Therefore, the error integrating unit 151a sets the phase α i as shown in the following equation (10). Incidentally, K i in the equation (10) is a function for determining the follow-up performance, the parameters are set appropriately.

Figure 2021114014
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誤差統合部151aは、算出された式(10)の位相を用いて、下記式(11)で表される出力uiを算出する。 The error integrating unit 151a calculates the output u i represented by the following equation (11) using the calculated phase of the equation (10).

Figure 2021114014
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誤差統合部151aは、下記式(12)に示されるように、算出された出力uiを、時定数τおよび出力値Tiを用いて、なました値を算出する。 As shown in the following equation (12), the error integration unit 151a calculates the calculated output u i using the time constant τ and the output value T i .

Figure 2021114014
Figure 2021114014

図9は、第1実施形態の第3変形例における出力uiの算出方法のフローチャートである。図9に示される算出フローは、図5に示される第1実施形態の制御フローにおけるステップS7のサブフローに相当する。そのため、図5のステップS6において、予測誤差が被制御装置10aに取得されると、誤差調整部153は、予測誤差と、式(10)とを用いて、位相αiを算出する(ステップS71)。 FIG. 9 is a flowchart of a method of calculating the output u i in the third modification of the first embodiment. The calculation flow shown in FIG. 9 corresponds to the subflow of step S7 in the control flow of the first embodiment shown in FIG. Therefore, in step S6 of FIG. 5, when the prediction error is acquired by the controlled device 10a, the error adjusting unit 153 calculates the phase α i using the prediction error and the equation (10) (step S71). ).

誤差統合部151aは、式(10)を計算することにより、振動子の位相を算出する。誤差統合部151aは、算出された振動子の位相を用いて、式(11)に示される出力uiを算出する(ステップS72)。さらに、誤差統合部151aは、算出された出力uiを、式(12)に代入することにより、時定数τおよび出力値Tiでなました値を算出する(ステップS73)。その後、なました値が用いられて図3のステップS8以降の処理が行われる。 The error integrating unit 151a calculates the phase of the vibrator by calculating the equation (10). The error integrating unit 151a calculates the output u i represented by the equation (11) using the calculated phase of the vibrator (step S72). Further, the error integration unit 151a calculates the value obtained by the time constant τ and the output value T i by substituting the calculated output u i into the equation (12) (step S73). After that, the tampered value is used and the processing after step S8 in FIG. 3 is performed.

図10は、第1実施形態の第3変形例における追従性能の説明図である。図11は、比較例における追従性能の説明図である。図10および図11には、破線で示される目標値の時間推移LNtrに対する出力uiの時間推移LN1,LN2が示されている。図10は、式(10)において下記関係式(13)とした場合、図11は式(10)において下記関係式(14)とした場合の結果を示す。 FIG. 10 is an explanatory diagram of the follow-up performance in the third modification of the first embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram of tracking performance in a comparative example. 10 and 11 show the time transition LN1 and LN2 of the output u i with respect to the time transition LN tr of the target value shown by the broken line. FIG. 10 shows the results when the following relational expression (13) is used in the formula (10), and FIG. 11 shows the results when the following relational expression (14) is used in the formula (10).

Figure 2021114014
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図10に示される第3変形例の出力uiの時間推移LN1は、図11に示される比較例の時間推移LN2よりも振幅が小さい。また、時間推移LN1と目標値との差分の累計は、時間推移LN2と目標値との差分の累計よりも小さい。すなわち、第3変形例の時間推移LN1の追従性能は、比較例の時間推移LN2の追従性能よりも優れている。 The time transition LN1 of the output u i of the third modification shown in FIG. 10 has a smaller amplitude than the time transition LN2 of the comparative example shown in FIG. Further, the cumulative difference between the time transition LN1 and the target value is smaller than the cumulative difference between the time transition LN2 and the target value. That is, the tracking performance of the time transition LN1 of the third modification is superior to the tracking performance of the time transition LN2 of the comparative example.

第3変形例の誤差調整部153は、式(11)の処理を行う場合、ejが十分小さくなくてもKiの構造により、Ki(ej,αi)≒0となり、eが大きい場合でもαiの更新が遅れることにより発生する振動を低減できる。 When the error adjusting unit 153 of the third modification performs the processing of the equation (11), Ki (ej, αi) ≈ 0 due to the structure of Ki even if ej is not sufficiently small, and α i even when e is large. It is possible to reduce the vibration generated by delaying the update of.

<第1実施形態の第4変形例>
図12は、第1実施形態の第4変形例における中央制御装置50bおよび1つの被制御装置10bの概略ブロック図である。第4変形例では、第1実施形態における中央制御装置50の第1制御部52が行っていた機能の一部が、各被制御装置の第2制御部14bで行われる点が大きく異なる。そのため、第4変形例では、第1実施形態と異なる点について説明し、第1実施形態と同じ構成および制御についての説明を省略する。
<Fourth modification of the first embodiment>
FIG. 12 is a schematic block diagram of the central control device 50b and one controlled device 10b in the fourth modification of the first embodiment. The fourth modification is largely different in that a part of the functions performed by the first control unit 52 of the central control device 50 in the first embodiment is performed by the second control unit 14b of each controlled device. Therefore, in the fourth modification, the points different from those of the first embodiment will be described, and the description of the same configuration and control as that of the first embodiment will be omitted.

図12に示されるように、中央制御装置50bは、センサ51と、バッテリ57と、通信部54bとを備えている。通信部54bは、センサ51の検出値を被制御装置10bに送信する。被制御装置10bの第2制御部14bは、CPU15bと、ROM17と、RAM18と、受信部16bと、記憶部19とを備えている。受信部16bは、通信部54bから送信されたセンサ51の検出値を受信する。また、受信部16bは、物体OBの搬送先である目標値を受信する。 As shown in FIG. 12, the central control device 50b includes a sensor 51, a battery 57, and a communication unit 54b. The communication unit 54b transmits the detected value of the sensor 51 to the controlled device 10b. The second control unit 14b of the controlled device 10b includes a CPU 15b, a ROM 17, a RAM 18, a receiving unit 16b, and a storage unit 19. The receiving unit 16b receives the detection value of the sensor 51 transmitted from the communication unit 54b. Further, the receiving unit 16b receives the target value which is the transport destination of the object OB.

CPU15bは、誤差統合部151、モータ制御部152、状態予測部154、および誤差算出部155として機能する。第4変形例の状態予測部154は、第1実施形態における第1制御部52の状態予測部531と同じ機能を実行する。同様に、第4変形例の誤差算出部155は、第1実施形態における第1制御部52の誤差算出部532と同じ機能を実行する。このように、第1実施形態の中央制御装置50で行われる機能の一部が、各被制御装置(例えば、被制御装置10b)で実行されてもよい。 The CPU 15b functions as an error integration unit 151, a motor control unit 152, a state prediction unit 154, and an error calculation unit 155. The state prediction unit 154 of the fourth modification executes the same function as the state prediction unit 531 of the first control unit 52 in the first embodiment. Similarly, the error calculation unit 155 of the fourth modification executes the same function as the error calculation unit 532 of the first control unit 52 in the first embodiment. As described above, a part of the functions performed by the central control device 50 of the first embodiment may be performed by each controlled device (for example, the controlled device 10b).

第4変形例では、第1実施形態の中央制御装置50が行っていた機能の一部が、被制御装置10bで行われている。このように、中央制御装置50の一部の機能が被制御装置10bで行われていても、共通の目的として物体OBの目的地への搬送は完了する。 In the fourth modification, a part of the functions performed by the central control device 50 of the first embodiment is performed by the controlled device 10b. As described above, even if some functions of the central control device 50 are performed by the controlled device 10b, the transportation of the object OB to the destination is completed as a common purpose.

<第1実施形態のその他の変形例>
上記第1実施形態および各変形例では、分散制御システム100の一例について説明したが、分散制御システム100の各構成および各制御については、種々変形可能である。例えば、被制御装置10は、記憶部19を備えていなくてもよく、その他の構成(例えば、音声入力可能な入力部)などを備えていてもよい。被制御装置10〜40は、中央制御装置50から送信されるセンサ51の検出値を用いて、他の被制御装置と情報交換することなく、自身が搭載された被制御装置10〜40を制御する範囲で種々変形可能である。被制御装置10〜40は、同じ構成を備えておらず、異なる形状や異なる出力形態であってもよい。
<Other variants of the first embodiment>
In the first embodiment and each modification, an example of the distributed control system 100 has been described, but each configuration and each control of the distributed control system 100 can be variously modified. For example, the controlled device 10 may not include the storage unit 19, and may include other configurations (for example, an input unit capable of inputting voice). The controlled devices 10 to 40 use the detection value of the sensor 51 transmitted from the central control device 50 to control the controlled devices 10 to 40 on which they are mounted without exchanging information with other controlled devices. It can be deformed in various ways within the range of the above. The controlled devices 10 to 40 do not have the same configuration, and may have different shapes or different output forms.

上記第1実施形態および各変形例では、被制御装置10〜40が制御されるまでに算出される各パラメータの一例について説明したが、各パラメータについては周知技術の範囲で各種適用可能である。例えば、式(2)において、角度θ,φが用いられてもよい。第1実施形態の誤差統合部151は、統合誤差Eiを算出するために、式(4)に示される重みgiを用いたが、さらに、第1変形例の優先順位(式(6),(7))および第2変形例の閾値判定(式(8),(9))を合わせて用いてもよい。第4変形例では、誤差の動的処理として、少なくとも式(10)で表される動的処理が適用されればよく、式(11)および式(12)で示されるパラメータはなくてもよい。 In the first embodiment and each modification, an example of each parameter calculated until the controlled devices 10 to 40 are controlled has been described, but each parameter can be applied in various ways within the scope of well-known technology. For example, in the equation (2), the angles θ and φ may be used. The error integration unit 151 of the first embodiment uses the weight g i shown in the equation (4) to calculate the integration error E i , but further, the priority of the first modification (Equation (6)). , (7)) and the threshold determination (Equations (8), (9)) of the second modification may be used together. In the fourth modification, at least the dynamic processing represented by the equation (10) may be applied as the dynamic processing of the error, and the parameters represented by the equations (11) and (12) may not be present. ..

また、図3に示される制御フローについても種々変形可能である。例えば、ステップS5の予測誤差(ex,ey,ez,eΨ)が算出される範囲で、各工程の前後は入れ替え可能である。例えば、ステップS3のセンサ値の取得の工程が、ステップS1の目標値の取得の工程前に行われてもよい。 Further, the control flow shown in FIG. 3 can be variously modified. For example, in a range where the prediction error of the step S5 (e x, e y, e z, e Ψ) is calculated, before and after each step can be interchanged. For example, the step of acquiring the sensor value in step S3 may be performed before the step of acquiring the target value in step S1.

また、第1実施形態では、式(5)に示されるように、統合誤差Eiの正負判定によって、出力uiが2通りに決定したが、3通り以上に決定してもよい。例えば、統合誤差Eiがゼロ以下で、かつ、統合誤差Eiの絶対値が所定以上の場合に、誤差統合部151は、出力uiとして−Um(Um>0)を設定してもよい。このように、絶対値の大きさで出力が異なることにより、被制御装置10〜40および物体OBに対しての制御の精度が向上する。 Further, in the first embodiment, as shown in the equation (5) , the output u i is determined in two ways by the positive / negative determination of the integration error E i , but it may be determined in three or more ways. For example, when the integration error E i is equal to or less than zero and the absolute value of the integration error E i is equal to or greater than a predetermined value, the error integration unit 151 sets −U m (U m > 0) as the output u i. May be good. As described above, since the output differs depending on the magnitude of the absolute value, the accuracy of control for the controlled devices 10 to 40 and the object OB is improved.

また、中央制御装置50または被制御装置10〜40の第2制御部(例えば、第2制御部14)は、物体OBを搬送する前に、物体OBに各被制御装置10〜40が力を加えた際のセンサ51の検出値を取得してもよい。各第2制御部は、取得された検出値を用いて、実際の物体OBの搬送制御を行ってもよい。なお、センサ51の検出値は、観測値に関する情報に相当する。 Further, before the second control unit (for example, the second control unit 14) of the central control device 50 or the controlled devices 10 to 40 conveys the object OB, each controlled device 10 to 40 exerts a force on the object OB. The detection value of the sensor 51 at the time of addition may be acquired. Each second control unit may perform transport control of the actual object OB by using the acquired detected value. The detected value of the sensor 51 corresponds to the information regarding the observed value.

<第2実施形態>
図13は、第2実施形態の分散制御システム200の概略ブロック図である。第2実施形態の分散制御システム200は、複数の電力源PW1〜PWn(n=1,2,・・・n)から電力供給先FCに供給される電力を制御するシステムである。図13に示されるように、分散制御システム200は、電力供給先FCと、電力供給先FCに供給される電力を検出する電力検出装置S50と、各電力源PW1〜PWnから供給される電力を変換する複数の電力変換装置CH1〜CHnと、各電力変換装置CH1〜CHnを制御するエージェントC1〜Cnと、各電力変換装置CH1〜CHnから電力供給先FCへと供給される電力を検出する複数の電力検出装置S1〜Snとを備えている。なお、各エージェントC1〜Cnは、同じ構成を有するため、図1には、エージェントC1のブロック図のみを示し、他のブロック図の図示を省略している。以降では、複数のエージェントC1〜Cnの内、1つのエージェントC1について説明し、他のエージェントC2〜Cnの説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 13 is a schematic block diagram of the distributed control system 200 of the second embodiment. The distributed control system 200 of the second embodiment is a system that controls the electric power supplied to the electric power supply destination FC from the plurality of electric power sources PW1 to PWn (n = 1, 2, ... N). As shown in FIG. 13, the distributed control system 200 uses the power supply destination FC, the power detection device S50 for detecting the power supplied to the power supply destination FC, and the power supplied from the power sources PW1 to PWn. A plurality of power conversion devices CH1 to CHn to be converted, agents C1 to Cn for controlling each power conversion device CH1 to CHn, and a plurality of powers to detect power supplied from each power conversion device CH1 to CHn to a power supply destination FC. The power detection devices S1 to Sn are provided. Since each agent C1 to Cn has the same configuration, only the block diagram of the agent C1 is shown in FIG. 1, and the other block diagrams are not shown. Hereinafter, one agent C1 among the plurality of agents C1 to Cn will be described, and the description of the other agents C2 to Cn will be omitted.

中央制御装置150は、CPU53Cと、通信部154と、ROM155と、RAM156とを備えている。通信部154は、電力検出装置S50から電力供給先FCに供給される電力の合計である現状電力Pを取得する。また、通信部154は、他の入力装置で入力された、電力供給先FCへの供給目標となる要求電力Pmを取得する。CPU53Cは、要求電力Pmから現状電力Pを差し引いた誤差e(=Pm−P)を算出する誤差算出部539として機能する。誤差算出部539は、算出した誤差eを、通信部154を介して各エージェントC1〜Cnに送信する。 The central control device 150 includes a CPU 53C, a communication unit 154, a ROM 155, and a RAM 156. The communication unit 154 acquires the current power P, which is the total power supplied from the power detection device S50 to the power supply destination FC. Further, the communication unit 154 acquires the required power Pm, which is a supply target to the power supply destination FC, input by another input device. The CPU 53C functions as an error calculation unit 539 that calculates an error e (= Pm−P) obtained by subtracting the current power P from the required power Pm. The error calculation unit 539 transmits the calculated error e to the agents C1 to Cn via the communication unit 154.

各エージェントC1〜Cnは、誤差算出部539から送信された誤差eを用いて、電力供給先FCへと供給する電力を制御する。1つのエージェントC1は、CPU115と、受信部116と、ROM117と、RAM118と、記憶部119とを備えている。受信部116は、誤差算出部539から定期的に送信される誤差eと、電力検出装置S1により検出される電力を受信する。記憶部119は、電力変換装置CH1から電力供給先FCへと供給される電力の大きさを判定する基準値を記憶している。なお、基準値の詳細については、後述する。 Each agent C1 to Cn controls the power supplied to the power supply destination FC by using the error e transmitted from the error calculation unit 539. One agent C1 includes a CPU 115, a receiving unit 116, a ROM 117, a RAM 118, and a storage unit 119. The receiving unit 116 receives the error e periodically transmitted from the error calculating unit 539 and the power detected by the power detection device S1. The storage unit 119 stores a reference value for determining the magnitude of the power supplied from the power conversion device CH1 to the power supply destination FC. The details of the reference value will be described later.

CPU115は、誤差統合部158、および、電力変換装置CH1を制御する装置制御部159として機能する。誤差統合部158は、受信された誤差eを用いて、下記式(15)で表される切替変数βiを定義する。 The CPU 115 functions as an error integration unit 158 and a device control unit 159 that controls the power conversion device CH1. The error integration unit 158 defines the switching variable β i represented by the following equation (15) using the received error e.

Figure 2021114014
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誤差統合部158は、式(15)を用いて算出した値が正であるか負であるかを判定する。具体的には、誤差統合部158は、e(t)>0の場合にKi(e)を下記式(16)のように設定し、e(t)≦0の場合にKi(e)を下記式(17)のように設定する。誤差統合部158は、式(15)で算出されたβi(t)を用いて、電力変換装置CH1の電力供給のスイッチのON/OFFを下記関係式(18)のように切り替える。 The error integration unit 158 determines whether the value calculated using the equation (15) is positive or negative. Specifically, the error integrating unit 158, e (t)> K i for (e) is set as following equation (16) in the case of 0, e (t) in the case of a ≦ 0 K i (e ) Is set as in the following equation (17). The error integrating unit 158 switches ON / OFF of the power supply switch of the power conversion device CH1 as in the following relational expression (18) by using β i (t) calculated by the equation (15).

Figure 2021114014
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Figure 2021114014
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装置制御部159は、式(18)で示されるスイッチのON/OFFに応じて、電力源PW1から電力供給先FCに供給する電力を制御する。電力検出装置S1は、電力変換装置CH1から電力供給先FCへと供給される電力を検出する。装置制御部159は、電力検出装置S1により検出された電力と、制御によって電力変換装置CH1により供給される推定電力との差が、記憶部119に記憶された基準値以内である場合には電力供給を行う。一方で、装置制御部159は、当該差が基準値よりも大きい場合には、電力供給を停止する。 The device control unit 159 controls the power supplied from the power source PW1 to the power supply destination FC according to the ON / OFF of the switch represented by the equation (18). The power detection device S1 detects the power supplied from the power conversion device CH1 to the power supply destination FC. The device control unit 159 uses power when the difference between the power detected by the power detection device S1 and the estimated power supplied by the power conversion device CH1 by control is within the reference value stored in the storage unit 119. Supply. On the other hand, the device control unit 159 stops the power supply when the difference is larger than the reference value.

図14は、第2実施形態の分散制御システム200の制御方法のフローチャートである。図14に示される制御フローでは、初めに、中央制御装置150の通信部154が、電力供給先FCに求められる要求電力Pmを取得する(ステップS21)。通信部154は、電力検出装置S50から電力供給先FCに供給される現状電力Pを取得する(ステップS22)。誤差算出部539は、要求電力Pmから現状電力Pを差し引いた誤差eを算出する(ステップS23)。誤差算出部539は、算出した誤差eを、通信部154を介して、各エージェントC1〜Cnに送信する。なお、誤差eの送信は、定期的に行われる。 FIG. 14 is a flowchart of a control method of the distributed control system 200 of the second embodiment. In the control flow shown in FIG. 14, first, the communication unit 154 of the central control device 150 acquires the required power Pm required for the power supply destination FC (step S21). The communication unit 154 acquires the current power P supplied from the power detection device S50 to the power supply destination FC (step S22). The error calculation unit 539 calculates an error e obtained by subtracting the current power P from the required power Pm (step S23). The error calculation unit 539 transmits the calculated error e to the agents C1 to Cn via the communication unit 154. The error e is transmitted periodically.

各エージェントC1〜Cnの受信部(例えば、受信部116)は、中央制御装置150から送信された誤差eを受信する(ステップS25)。なお、以降では、1つのエージェントC1の制御について説明する。他のエージェントC2〜CnもエージェントC1と同じ制御を行うため、他のエージェントC2〜Cnの制御についての説明を省略する。誤差統合部158は、式(15)に受信された誤差eを代入することにより、切替変数βiを演算する(ステップS26)。誤差統合部158は、式(15)を用いて、切替変数βiの正負を判定する(ステップS27)。誤差統合部158は、式(15)により算出されたβi(t)を用いて、式(15)に示される電力変換装置CH1の変換電力を制御する(ステップS28)。装置制御部159は、誤差統合部158によって決定された電力を変換するように電力変換装置CH1を制御する。 The receiving unit (for example, receiving unit 116) of each agent C1 to Cn receives the error e transmitted from the central control device 150 (step S25). In the following, the control of one agent C1 will be described. Since the other agents C2 to Cn also perform the same control as the agent C1, the description of the control of the other agents C2 to Cn will be omitted. The error integration unit 158 calculates the switching variable β i by substituting the received error e into the equation (15) (step S26). The error integration unit 158 determines whether the switching variable β i is positive or negative by using the equation (15) (step S27). The error integrating unit 158 controls the conversion power of the power conversion device CH1 represented by the equation (15) by using β i (t) calculated by the equation (15) (step S28). The device control unit 159 controls the power conversion device CH1 so as to convert the power determined by the error integration unit 158.

電力検出装置S1は、電力変換装置CH1から変換されて、電力供給先FCへの供給電力を検出する(ステップS29)。装置制御部159は、検出された供給電力と、制御によって電力変換装置CH1により変換される推定電力との差が基準値以内であるか否かを判定する(ステップS30)。当該差が基準値以内であると判定された場合には(ステップS30:YES)、装置制御部159は、電力変換装置CH1から電力供給先FCへの電力供給を続行し(ステップS31)、ステップS25以降の処理が繰り返される。一方で、当該差が基準値以内ではないと判定された場合には(ステップS30:NO)、装置制御部159は、電力変換装置CH1から電力供給先FCへの電力供給を停止し(ステップS32)、ステップS25以降の処理が繰り返される。 The power detection device S1 is converted from the power conversion device CH1 and detects the power supplied to the power supply destination FC (step S29). The device control unit 159 determines whether or not the difference between the detected power supply and the estimated power converted by the power conversion device CH1 by control is within the reference value (step S30). If it is determined that the difference is within the reference value (step S30: YES), the device control unit 159 continues to supply power from the power conversion device CH1 to the power supply destination FC (step S31), and steps. The processing after S25 is repeated. On the other hand, when it is determined that the difference is not within the reference value (step S30: NO), the device control unit 159 stops the power supply from the power conversion device CH1 to the power supply destination FC (step S32). ), The processing after step S25 is repeated.

以上説明したように、第1実施形態の分散制御システム100と異なっていても、第2実施形態の分散制御システム200でも、当該システムを簡単な出力特性によってモデル化できる。 As described above, even if the distributed control system 100 of the first embodiment is different from the distributed control system 100 of the second embodiment, the system can be modeled by a simple output characteristic.

<第2実施形態の変形例>
上記第2実施形態では、分散制御システム200の一例について説明したが、分散制御システム200の各構成および各制御については、種々変形可能である。例えば、エージェントC1〜Cnは、中央制御装置150から送信される電力検出装置S50の検出値を用いて、他のエージェントと情報交換することなく、自身の制御対象である電力変換装置CH1〜CHnを制御する範囲で種々変形可能である。エージェントC1〜Cn、電力検出装置S1〜Sn、電力変換装置CH1〜CHn、および電力源PW1〜PWnは、同じ構成を備えておらず、異なる形状や異なる出力規模であってもよい。
<Modified example of the second embodiment>
In the second embodiment, an example of the distributed control system 200 has been described, but each configuration and each control of the distributed control system 200 can be variously modified. For example, the agents C1 to Cn use the detection values of the power detection device S50 transmitted from the central control device 150 to control the power conversion devices CH1 to CHn of their own without exchanging information with other agents. It can be deformed in various ways within the control range. The agents C1 to Cn, the power detection devices S1 to Sn, the power conversion devices CH1 to CHn, and the power sources PW1 to PWn do not have the same configuration, and may have different shapes and different output scales.

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。 Although the present embodiment has been described above based on the embodiments and modifications, the embodiments of the above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present embodiment and do not limit the present embodiment. This aspect may be modified or improved without departing from its spirit and claims, and this aspect includes its equivalents. In addition, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it may be deleted as appropriate.

10〜40,10a,10b,20a…被制御装置
11,57…バッテリ
12…モータ
13…プロペラ
14,14a,14b…第2制御部(エージェント)
15,15a,15b…CPU
16,16b,116…受信部
19,119…記憶部
50,50b,150…中央制御装置(中央制御部)
51…センサ
52…第1制御部
53,53C,115…CPU
54,54b,154…通信部
100,200…分散制御システム
151,158,151a…誤差統合部
152,152a…モータ制御部(装置制御部)
153…誤差調整部(動的誤差調整部)
154,531…状態予測部
155,532,539…誤差算出部
159…装置制御部
AC…絶対座標
C1〜Cn…エージェント
CH1〜CHn…電力変換装置
i…閾値
i…統合誤差
FC…電力供給先
LN1,LN2,LNtr…時間推移
OB…物体
P…現状電力
PW1〜PWn…電力源
Pm…要求電力
RC…相対座標
S1〜Sn,S50…電力検出装置
T…目標値
Tc…演算周期
i…出力値
b…所定値
max…最大出力値
dT…クロック周期
e…誤差
x,ey,ez,eΨ,eij…予測誤差(指令値)
αi…位相
βi…切替変数
i,gij…重み
ij…作用係数
1…時間
1〜u4,ui…出力
10 to 40, 10a, 10b, 20a ... Controlled device 11, 57 ... Battery 12 ... Motor 13 ... Propeller 14, 14a, 14b ... Second control unit (agent)
15, 15a, 15b ... CPU
16, 16b, 116 ... Receiver 19,119 ... Storage 50, 50b, 150 ... Central control device (central control)
51 ... Sensor 52 ... First control unit 53, 53C, 115 ... CPU
54, 54b, 154 ... Communication unit 100, 200 ... Distributed control system 151, 158, 151a ... Error integration unit 152, 152a ... Motor control unit (device control unit)
153 ... Error adjustment unit (dynamic error adjustment unit)
154, 531 ... State prediction unit 155, 532, 539 ... Error calculation unit 159 ... Device control unit AC ... Absolute coordinates C1 to Cn ... Agent CH1 to CHn ... Power conversion device C i ... Threshold E i ... Integrated error FC ... Power supply Destination LN1, LN2, LN tr ... Time transition OB ... Object P ... Current power PW1-PWn ... Power source Pm ... Required power RC ... Relative coordinates S1-Sn, S50 ... Power detector T ... Target value Tc ... Calculation cycle T i ... output value U b ... predetermined value U max ... maximum output value dT ... clock period e ... error e x, e y, e z , e Ψ, e ij ... prediction error (command value)
α i … Phase β i … Switching variable g i , g ij … Weight q ij … Action coefficient t 1 … Time u 1 to u 4 , u i … Output

Claims (13)

分散制御システムであって、
協働して共通の目的達成を図るための動作を行う複数の被制御装置にそれぞれ搭載される複数のエージェントであって、前記複数の被制御装置の動きをそれぞれ制御する複数のエージェントと、
前記目的達成のための観測値に関する情報を取得し、前記観測値に関する情報を前記複数のエージェントに送信する中央制御部と、
を備え、
前記エージェントは、他の前記エージェントと動きの制御に関する情報を交換することなく、前記中央制御部から取得した前記観測値に関する情報を用いて、前記目的達成のための動作をさせるように前記被制御装置の動きを制御する、分散制御システム。
It is a distributed control system
A plurality of agents mounted on a plurality of controlled devices that collaborate to achieve a common purpose, and a plurality of agents that control the movements of the plurality of controlled devices.
A central control unit that acquires information on observation values for achieving the purpose and transmits information on the observation values to the plurality of agents.
With
The agent is controlled so as to perform an operation for achieving the object by using the information on the observed value acquired from the central control unit without exchanging information on motion control with other agents. A distributed control system that controls the movement of equipment.
請求項1に記載の分散制御システムであって、
前記目的には、物体を移動させることを含み、
前記中央制御部は、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の、前記物体の状態の変化量から、目標に対する誤差を算出すると共に、前記誤差を前記複数のエージェントに送信し、
前記エージェントは、前記誤差を用いて指令値を算出して前記被制御装置の動きを制御する、分散制御システム。
The distributed control system according to claim 1.
The objectives include moving an object.
The central control unit calculates an error with respect to a target from the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object, and transmits the error to the plurality of agents. death,
The agent is a distributed control system that controls the movement of the controlled device by calculating a command value using the error.
請求項2に記載の分散制御システムであって、
前記中央制御部は、
前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の前記物体の状態の変化量を検出するセンサと、
前記目的と、前記センサにより検出された前記物体の状態の変化量との差分から、複数の座標軸に分解された差分を含む前記指令値を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部により算出された前記指令値を前記エージェントに送信する通信部と、
を有し、
前記エージェントは、
前記指令値を受信する受信部と、
前記指令値に含まれる、前記所定軸に沿う分解された差分の正負を用い、かつ、前記所定軸に分解された差分の大きさを用いずに、前記被制御装置の動きを制御するエージェント側制御部と、
を有する、分散制御システム。
The distributed control system according to claim 2.
The central control unit
A sensor that detects the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object, and
An error calculation unit that calculates the command value including the difference decomposed into a plurality of coordinate axes from the difference between the purpose and the amount of change in the state of the object detected by the sensor.
A communication unit that transmits the command value calculated by the error calculation unit to the agent, and
Have,
The agent
A receiver that receives the command value and
The agent side that controls the movement of the controlled device using the positive and negative of the decomposed difference along the predetermined axis included in the command value and without using the magnitude of the difference decomposed on the predetermined axis. Control unit and
A distributed control system.
請求項3に記載の分散制御システムであって、
前記エージェント側制御部は、
前記所定軸に分解された差分が正の場合には、前記所定軸に分解された差分の大きさにかかわらず、予め設定された定数を前記被制御装置への出力とし、
前記所定軸に分解された差分が零以下の場合には、前記所定軸に分解された差分の大きさにかかわらず、前記被制御装置への出力をゼロとする、分散制御システム。
The distributed control system according to claim 3.
The agent side control unit
When the difference decomposed on the predetermined axis is positive, a preset constant is output to the controlled device regardless of the magnitude of the difference decomposed on the predetermined axis.
A distributed control system in which when the difference decomposed on the predetermined axis is zero or less, the output to the controlled device is set to zero regardless of the magnitude of the difference decomposed on the predetermined axis.
請求項4に記載の分散制御システムであって、
前記エージェント側制御部は、前記所定軸に沿う分解された差分が零以下であり、かつ、前記所定軸に沿う分解された差分の大きさが所定値未満の場合に、予め設定された負の定数を前記被制御装置への出力とする、分散制御システム。
The distributed control system according to claim 4.
The agent-side control unit has a preset negative value when the decomposed difference along the predetermined axis is zero or less and the magnitude of the decomposed difference along the predetermined axis is less than a predetermined value. A distributed control system in which a constant is output to the controlled device.
請求項3から請求項5までのいずれか一項に記載の分散制御システムであって、
前記エージェントは、
分解された差分の絶対値が大きい順に優先順位を付し、前記優先順位が大きい有限個の分解された差分を用いた値の合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、
算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、
を有する、分散制御システム。
The distributed control system according to any one of claims 3 to 5.
The agent
An error integration unit that prioritizes the decomposed differences in descending order of absolute value and calculates the integration error, which is the sum of the values using the finite number of decomposed differences with the highest priority.
A device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error,
A distributed control system.
請求項3または請求項6までのいずれか一項に記載の分散制御システムであって、
前記エージェントは、
分解された差分のそれぞれに、分解された差分ごとに個別に設定された重み付けを乗じた値を用いて算出されるそれぞれの値の合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、
算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、
を有する、分散制御システム。
The distributed control system according to any one of claims 3 and 6.
The agent
An error integration unit that calculates the integration error, which is the sum of each value calculated using the values obtained by multiplying each of the decomposed differences by the weights set individually for each decomposed difference.
A device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error,
A distributed control system.
請求項3から請求項7までのいずれか一項に記載の分散制御システムであって、
前記エージェントは、
分解された差分のそれぞれの内、分解された差分ごとに個別に設定された閾値以上である差分を用いて算出されるそれぞれの合計である統合誤差を算出する誤差統合部と、
算出された統合誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、
を有する、分散制御システム。
The distributed control system according to any one of claims 3 to 7.
The agent
An error integration unit that calculates the integration error, which is the total of each of the decomposed differences, which is calculated using the differences that are equal to or greater than the threshold set individually for each decomposed difference.
A device control unit that controls the movement of the controlled device using the calculated integration error,
A distributed control system.
請求項3から請求項8までのいずれか一項に記載の分散制御システムであって、
前記エージェントは、
分解された差分に重みや順位付けを行った統合誤差を算出する誤差統合部と、
前記誤差統合部で求められた前記統合誤差に動的な処理を加える動的誤差調整部と、
前記動的誤差調整部によって位相やゲインを調整した動的調整誤差を用いて前記被制御装置の動きを制御する装置制御部と、
を有する、分散制御システム。
The distributed control system according to any one of claims 3 to 8.
The agent
An error integration unit that calculates the integration error by weighting and ranking the decomposed differences,
A dynamic error adjustment unit that adds dynamic processing to the integrated error obtained by the error integration unit, and a dynamic error adjustment unit.
A device control unit that controls the movement of the controlled device using a dynamic adjustment error whose phase and gain are adjusted by the dynamic error adjustment unit.
A distributed control system.
請求項1に記載の分散制御システムであって、
前記目的には、物体を移動させることを含み、
前記中央制御部は、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の、前記物体の状態の変化量を、前記観測値に関する情報として取得すると共に、前記複数のエージェントに送信し、
前記エージェントは、前記物体の状態の変化量を用いて前記被制御装置の動きを制御する、分散制御システム。
The distributed control system according to claim 1.
The objectives include moving an object.
The central control unit acquires the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object as information on the observed value, and transmits the information to the plurality of agents. ,
The agent is a distributed control system that controls the movement of the controlled device by using the amount of change in the state of the object.
請求項2から請求項10までのいずれか一項に記載の分散制御システムであって、
前記中央制御部または前記エージェントは、前記複数の被制御装置が前記物体にそれぞれ力を加えた際の前記物体の状態の変化量を、前記目的達成のための制御の前に予め取得しておく、分散制御システム。
The distributed control system according to any one of claims 2 to 10.
The central control unit or the agent acquires in advance the amount of change in the state of the object when the plurality of controlled devices each apply a force to the object before the control for achieving the object. , Distributed control system.
分散制御システムの制御方法であって、
共通の目的達成のための観測値に関する情報を取得する情報取得工程と、
協働して前記目的達成を図るための動作を行う複数の被制御装置へと前記観測値に関する情報を送信する情報送信工程と、
送信された前記観測値に関する情報を取得し、前記観測値に関する情報を用いて、前記目的達成のための動作をさせるように前記被制御装置の動きを、他の前記被制御装置の動きの制御に関する情報を交換することなく制御する制御工程と
を備える、制御方法。
It is a control method of a distributed control system.
Information acquisition process to acquire information on observed values to achieve a common purpose,
An information transmission step of transmitting information about the observed value to a plurality of controlled devices that collaborate to achieve the purpose.
The transmitted information on the observed value is acquired, and the information on the observed value is used to control the movement of the controlled device and the movement of the other controlled device so as to perform an operation for achieving the purpose. A control method comprising a control process for controlling without exchanging information about.
コンピュータプログラムであって、
共通の目的達成のための観測値に関する情報を取得する機能と、
協働して前記目的達成を図るための動作を行う複数の被制御装置へと前記観測値に関する情報を送信する機能と、
送信された前記観測値に関する情報を取得し、前記観測値に関する情報を用いて、前記目的達成のための動作をさせるように前記被制御装置の動きを、他の前記被制御装置の動きの制御に関する情報を交換することなく制御する機能と、
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
It ’s a computer program,
The ability to obtain information about observations to achieve a common goal,
A function to transmit information about the observed value to a plurality of controlled devices that collaborate to achieve the purpose, and
The transmitted information on the observed value is acquired, and the information on the observed value is used to control the movement of the controlled device and the movement of the other controlled device so as to perform an operation for achieving the purpose. Ability to control without exchanging information about
A computer program that causes a computer to run.
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