JPH03189855A

JPH03189855A - 分散制御システム

Info

Publication number: JPH03189855A
Application number: JP1330694A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Maruyama; 文宏丸山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-19
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JP3043351B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要］独立に制御可能な複数のコンポーネント（エージェント
）から構成されるシステムを、全体として与えられたゴ
ールを達成するように制御する分散制御方式に関し。

集中制御による負荷の中心部への集中を回避し。

システム全体として統一がとれた分散制御を可能とする
方式を提供することを目的とし。

各エージェントに、それ自身に固有の情報から計算され
る独自尺度と、他のエージェントから受け取った情報を
用いて計算されるシステム全体のばらつきを測る全体尺
度とを組み合わせた評価尺度、またはこの評価尺度にさ
らに前に比べて状況がどれだけ変化したかを示す状況変
化尺度を加えた評価尺度を設け、各エージェントを、そ
の各エージェントにおいて求められた評価尺度に基づい
て独立に制御することにより、全体システムの制御を行
うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、独立に制御可能な複数のコンポーネント（エ
ージェント）から構成されるシステムを。

全体として与えられたゴールを達成するように制御する
分散制御方式に関する、システムの大規模化・複雑化に伴い、その自由度は膨大
になる。例えばロボット制御のような場合には、目標が
与えられても、その制御方法は−通りではない。このよ
うに、ゴールが与えられても（自由度の多さにより）、
その制御が一意に決まらない場合、全体のシステムがそ
の与えられたゴールを達成するように、各コンポーネン
トを適切に制御してやらなければならない。

この方式では、すべてのコンポーネントの動作に関する
ブラニングを行わなければならない、このため、各コン
ポーネントの子細な動作を制御するのに必要となる膨大
なコマンド群を生成する集中制御部の負荷が大きく、集
中制御部に通信が集中して、全体の効率も低下する。

一方、集中制御部を設けない従来の分散制御方式では、
システム全体のゴールが達成されるように各コンポーネ
ントを動作させることが難しい。

各コンポーネントが、それぞれ独自の基準により。

最適に動作したとしても、それがシステム全体として見
た場合に、必ずしも最適であるとは言えないケースが生
じるからである。

〔従来の技術〕

一般に、複数のコンポーネントを制御し、全体として与
えられたゴールを達成するような場合。

集中制御方式が多く採用されている。集中制御方式では
、一箇所または数箇所の集中制御部からのコマンドに従
って、各コンポーネントが動作する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記問題点の解決を図り、集中制御による負荷
の中心部への集中を回避し、かつシステム全体として統
一をとりつつ、システム全体のゴールが達成されるよう
に、各コンポーネントを独立に制御する分散制御方式を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。

エージェント１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ，・・・は。

それぞれ独立に制御可能なコンポーネントであうで、こ
れらの全体で１つのシステムが構成される。

制御部ＩＩは、プロセンサまたは演算器などを備え、こ
れにより自エージェントの動作を制御する部分である。

動作部１２は、与えられたシステム全体のゴールに向か
って、各エージェントを動作させる部分である。通信部
１３は、他のエージェントとの通信を行う部分である。

評価尺度１４は、各エージェントが自分の動作を決定す
る基準となる情報であり、独自尺度１５と全体尺度１６
．またはこれらに状況変化尺度１７を組み合わせたもの
からなる。各エージェントでは、制御部１１が、この評
価尺度１４に基づいて、それぞれ独立に動作部１２を制
御する。

独自尺度１５は、各エージェントに固有の情報から計算
される尺度である。全体尺度１６は、固有の情報のほか
に、他のエージェントから受け取った情報を用いて計算
されるシステム全体のばらつきを測る尺度である。必要
に応じて、評価尺度１４に状況変化尺度１７を加えるよ
うにしてもよい。状況変化尺度１７は、前に比べて現在
の状況がどれだけ変化したかを示す尺度である。状況が
前と変わらないとき、状況変化尺度の値は０である。

〔作用〕

各エージェント１’ＯＡ、１０Ｂ、・・・が独自の制御
のもとに動作する場合、ばらつきがひどくなると、全体
のゴールは達成できなくなる。本発明では、各エージェ
ント１０Ａ、１０Ｂ、・・・において。

独自尺度１５．に、システム全体のばらつきを測る全体
尺度１６を加えた評価尺度１４に基づいて個々の制御が
決定されるため、エージェントがあまりばらつかないよ
うにすることができる。

また、評価尺度１４に状況変化尺度１７を加えた場合に
は、同じ状況を繰り返すループから脱出するように制御
することが可能となる。

（実施例〕第２図は本発明の詳細な説明図、第３図は本発明の実施
例に係る評価尺度の説明図、第４図は本発明の一実施例
処理フローを示す。

以下、逃げるターゲット（Ｘと呼ぶ）を、複数のロボッ
ト（ここでは３台）で捕獲するロボット制御を例に１本
発明の詳細な説明する。

各ロボットの内部構成は、第２図（イ）に示すようにな
っている。各ロボ・ントが個々のエージェント１０に相
当する。

第２図において、第１図と同符号のものは、第１図に示
すものに対応し、２０はターゲットの位置を、赤外線や
超音波その他の手段によりセンスするセンサ一部、２１
は自分の位置、他のエージェントの位置およびターゲッ
トの位置を記憶する位置情報メモリ、２２は演算器群か
ら構成され。

ゴールに向かうための評価を行う評価器、２３は評価結
果に従って動作部１２を制御するコマンドを生成するコ
マンド生成部、３０は追跡されるターゲットを表す。

第２図（イ）、（ロ）に示すように、各ロボット制御は
、自分の位置情報を他のロボットに送り。

他のエージェントの位置情報を他のロボットから受け取
る。または、各ロボットが互いの位置を観測できるよう
になっている。ターゲット３ｏの位置は、各ロボットが
センサーでもって観測することができるようになってい
る。

動作部１２は、いくつかの駆動用モータなどを持ち、ロ
ボットをコマンドによって指定された任意の方向へ移動
させる。

この移動方向や速度を決定するための評価尺度１４は９
本実施例では１次のように設定される。

（評価尺度）＝（Ｘまでの距離）十α（（全体の包囲度）−’／　（Ｘまでの距Ｎ）＋β
／（相対位置変化度））ただし、αとβはパラメータである。

自分の位置をＡ、他の２つのロボットの位置をＢおよび
Ｃ，ターゲットの位置をＸとし、ＡからＸへのベクトル
をｘＡからＢへのベクトルをｂＡからＣへのベクトルを
Ｃとしたときｘ＝ｌｂ＋ｍｃかつｆｆｉ＋ｍ＋ｎ＝１を満たすｌ、ｍ
、ｎを用いて、全体の包囲度を次のように設定する。

（全体の包囲度）−１＝　（１−１／３）２＋　（ｍ−１／３）”＋（ｎ−１
／３）２これが全体のばらつきを測る尺度であり、Ｘが３台のロ
ボットの作る三角形の重心にいるとき。

最小値Ｏを取り５重心からずれるほど大きくなる。

また５次のような相対位置変化度も状況変化尺度として
、評価尺度に加える。

例えば、各ロボットとターゲットとの前回の位置関係が
２第３図（イ）に示すようになっており。

今回の位置関係が第３図（ロ）に示すように変化したと
する。相対位置変化度は１次式によって計算される値と
する。

（相対位置変化度）＝ｌｂ−Ｍｌ”　＋１ｃ−ｃ’ｌ”　＋１ｘ−ｘ’ｌ”
　＋１すなわち１本実施例では。

（独自尺度）−（Ｘまでの距離）（全体尺度）＝（全体の包囲度）（状況変化尺度）＝（相対位置変化度）である。

上記評価尺度におけるパラメータαとβが最適値なら（
例えばα−１０，β−０，２２５）　、次のようにター
ゲットＸをうまく囲い込んで捕獲することができる。な
お、αとβの最適値は、動作部の性能などにより、シス
テムに応じて異なるが。

例えば試行やシミュレーシヨンによって、あらかしめ決
定することができる。

ターゲットＸを囲い込んでいない間は、評価尺度の第１
項よりも第２項の寄与が大きいため、まずターゲットＸ
を囲い込もうとする。このとき。

第２項の分母に（Ｘまでの距離）を持つため、ターゲッ
トＸの向こう側に回り込む際にも、ターゲットＸに近づ
き過ぎることが防げる。−旦、囲い込むと、（全体の包
囲度）−１が小さくなるため。

今度は第１項が主要項となり、ターゲットＸを追い詰め
るようになる。同一相対位置関係に対しては、最後の項
が効いてこれを回避できる。

このように各ロボットを、それぞれ個別の評価尺度に基
づいて制御しつつ、システム全体のゴール、すなわちタ
ーゲットの捕獲を達成することができる。

第４図は、各ロボットにおける制御を示す処理フローで
ある。以下、第４図に示す■〜■に従って説明する。

■　赤外線、超音波その他の手段により、ターゲットの
位置情報をセンスする。

■　捕獲したかどうかを判定する。ターゲットを捕獲し
た場合、ゴールに到達したことになるので、処理を終了
する。

■　自分の位置情報を、他のロボットに送信する。

これは無線でも有線でもどちらでもよい。

■　他のロボット（エージエン１−）の位置情報を受信
する。

■　ターゲットや自ロボットを含む各ロボットの位置情
報を５位置情報メモリに書き込むとともに、上記評価尺
度に基づく評価を行う。この評価尺度の計算は、ハード
ウェアロジックで実現しても、またソフトウェアで実現
してもどちらでもよく、設計的事項であるのでここでの
詳細な説明は省略する。

■　評価結果に従って、上記評価尺度の値が小さくなる
ように、駆動するモータの種類９時間。

パワーなどを決定し、それらを制御するコマンドを生成
する。

■　動作部では、受け取ったコマンドに従って。

モータを回転させ、ロボットを移動させる。その後、処
理■へ移り、同様に処理を繰り返す。

以上、複数のロボットを制御する例について説明したが
、これに限らず、独立に制御可能な複数のコンポーネン
トから構成され、全体として与えられたゴールを達成す
ることが求められているシステムに、同様に本発明を適
用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、各エージェント
が分散して独立に自エージェントの制御を行うので、集
中制御による中心部の処理の負荷増大や通信の集中によ
る効率の低下をなくすことができるとともに、全体のシ
ステムがゴールを達成するように制御することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。第２図は本発明の詳細な説明図。第３図は本発明の実施例に係る評価尺度の説明図。第４図は本発明の一実施例処理フローを示す。図中、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃはエージェント。１１は制御部、１２は動作部、１３は通信部、１４は評
価尺度、１５は独自尺度、１６は全体尺度。１７は状況変化尺度を表す。第１図

Claims

【特許請求の範囲】それぞれ独立に制御可能な複数のエージェント（１０Ａ
、１０Ｂ、・・・）から構成され、エージェント間での
通信が可能なシステムにおいて、各エージェントに、それ自身に固有の情報から計算され
る独自尺度（１５）と、他のエージェントから受け取っ
た情報を用いて計算されるシステム全体のばらつきを測
る全体尺度（１６）とを組み合わせた評価尺度、または
この評価尺度にさらに前に比べて状況がどれだけ変化し
たかを示す状況変化尺度（１７）を加えた評価尺度（１
４）を設け、各エージェントを、その各エージェントに
おいて求められた評価尺度に基づいて独立に制御するこ
とにより、全体システムの制御を行うことを特徴とする
分散制御方式。