| 講演名 | 2022-06-07 精度保証付き高速モデル予測制御の固定小数点実装に向けた検討 前田 志温(東大), 中村 宏(東大), 高瀬 英希(東大), |
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| 抄録(和) | モデル予測制御（MPC）の適用領域の拡大のために，固定小数点演算を用いた実装によって高速化およびリアルタイム性の向上を図り，その上で必要な解精度を保証する制御系設計の枠組みが盛んに研究されている．しかしながら，これらの取り組みはMPCの反復アルゴリズムの初期点を固定して議論しているために十分な高速化がなされていない．そこで本研究では，MPCの固定小数点実装を近似明示的MPCを用いて動的に反復初期点を与える形に拡張することで，より高速な解精度保証付きの固定小数点実装を実現するための制御系設計手法を提案する．また，提案手法がメモリ使用量および固定小数点ビット数といったハードウェア資源と実行時間のトレードオフを取る柔軟な制御系設計を提供し，高効率な実装を可能にすることを示す．さらに，提案手法と既存手法とのシミュレーションによる比較を行い，提案手法がより高速に動作することを示す． |
| 抄録(英) | To expand the application area of model predictive control (MPC), a control system design framework that guarantees the required solution accuracy is being actively studied, with the implementation using fixed-point operations to improve speed and real-time performance. However, these efforts have not sufficiently accelerated the MPC iterative algorithm because the initial point of the MPC iterative algorithm is fixed. Therefore, in this study, we propose a faster fixed-point implementation of MPC with guaranteed solution accuracy by extending the fixed-point implementation of MPC to a form in which the initial point of iteration is given dynamically using approximate explicit MPC. The proposed method provides a flexible control system design that can optimize a trade-off between hardware resources (e.g., memory usage and the number of fixed-point bits) and execution time, and enables a highly efficient implementation. Furthermore, a simulation comparison between the proposed method and existing methods is performed to show that the proposed method is faster. |
| キーワード(和) | モデル予測制御 / 固定小数点演算 / 再構成可能コンピューティング / 協調設計 |
| キーワード(英) | MPC / fixed-point arithmetic / reconfigurable computing / codesign |
| 資料番号 | RECONF2022-2 |
| 発行日 | 2022-05-31 (RECONF) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RECONF |
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| 開催期間 | 2022/6/7(から2日開催) |
| 開催地（和） | 筑波大学計算科学研究センター |
| 開催地（英） | CCS, Univ. of Tsukuba |
| テーマ（和） | リコンフィギャラブルシステム，一般 |
| テーマ（英） | Reconfigurable system, etc. |
| 委員長氏名（和） | 佐野 健太郎(理研) |
| 委員長氏名（英） | Kentaro Sano(RIKEN) |
| 副委員長氏名（和） | 山口 佳樹(筑波大) / 泉 知論(立命館大) |
| 副委員長氏名（英） | Yoshiki Yamaguchi(Tsukuba Univ.) / Tomonori Izumi(Ritsumeikan Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 小林 悠記(NEC) / 佐藤 幸紀(豊橋技科大) |
| 幹事氏名（英） | Yuuki Kobayashi(NEC) / Yukinori Sato(Toyohashi Univ. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 竹村 幸尚(インテル) / 長名 保範(琉球大学) |
| 幹事補佐氏名（英） | Yukitaka Takemura(INTEL) / Yasunori Osana(Ryukyu Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Reconfigurable Systems |
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| 本文の言語 | JPN-ONLY |
| タイトル（和） | 精度保証付き高速モデル予測制御の固定小数点実装に向けた検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | モデル予測制御 / MPC |
| キーワード(2)（和/英） | 固定小数点演算 / fixed-point arithmetic |
| キーワード(3)（和/英） | 再構成可能コンピューティング / reconfigurable computing |
| キーワード(4)（和/英） | 協調設計 / codesign |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 前田 志温 / Shoin Maeda |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：UT) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 中村 宏 / Hiroshi Nakamura |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：UT) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 高瀬 英希 / Hideki Takase |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：UT) |
| 発表年月日 | 2022-06-07 |
| 資料番号 | RECONF2022-2 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | RECONF-60 |
| ページ範囲 | pp.7-12(RECONF), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-05-31 (RECONF) |