FORCESPRO
モデル予測制御(MPC) 組み込みシステム最適化ソルバー

メーカー

embotech AG

ソフトウェアメーカー認定リセラーあんしんプラス対象製品

海外製品の導入に不安のあるお客様をサポートする、年間更新のオプションサービスです。トラブル発生時の回数無制限の「メーカー問い合わせ代行」「導入後のメールサポート」や、「ハードウェア製品の保証期間延長」などのサポートパックをご用意しています。
あんしんプラスの詳細はこちら

お見積もり依頼・お問い合わせ

製品について・導入までの流れ・価格・お見積もりなど、お気軽にお問合せ下さい

カテゴリー

シミュレーション・解析工学総合科学

タグ

産業最適化自律制御数理最適化人工知能学制御最適化力学解析

FORCESPROの製品概要

embotech社のFORCESPROは、モデル予測制御(MPC, Model Predictive Control)と組み込みシステム最適化のための、高速で信頼性の高いソルバーです。

最適制御問題の数学的構造のために特別に開発された最先端の数値最適化アルゴリズムにより、複雑な最適化問題をミリ秒単位で解決します。
この最速のソルバーはファイルサイズも非常に小さく、任意のハードウェアプラットフォームに埋め込み、安全性、生産性、エネルギー効率を大幅に向上させることができます。

例えば自動運転(自動車の動作計画とエネルギー管理)、ロケットのガイダンスや動作計画、風力タービンのピッチ制御、板金レーザー切断、ロボットアームの動作計画などで使用されています。

主な用途

フィードバック制御や最適制御の研究開発
多関節ロボットや自律移動ロボットの制御
無人航空機や宇宙探査ローバーの自律制御
自動運転車やエレクトリックビークルの制御
大規模な最適化問題や制約付き最適化問題の解法
工場の生産ラインや化学プラントのプロセス制御
太陽光発電システムやスマートグリッド向けの制御
生体メカニズムの解析や人工臓器の制御

FORCESPROの製品仕様

ライセンス形態

プロジェクト(技術開発)の段階に応じた3つの異なるノードがあります。
各ノードは、S、M、L それぞれの線形計画法のアルゴリズムで利用できます。

NODE TYPES

技術開発フェーズ(モデルベーステスト)

Engineering:
問題固有のソルバーを生成し、同じx86/x86_64プラットフォームでソルバーを実行
※ Windows / Linux / Max OSXの場合
SoftWare Testing (Sil/CI)
物理システムを制御せず、異なるx86/x86_64プラットフォームでソルバーを実行
HardWare Testing (HiL/Field Testing)
異なるプラットフォームでソルバーを実行し、車両等の物理システムを制御

VARIANT

線形計画法のアルゴリズム

S: LP, QP, QCQP
M: LP, QP, QCQP, Binary Integer QP, NLP with SQP
L: LP, QP, QCQP, Binary Integer QP, NLP with SQP and IP solver, Mixed Integer NLP

LP(Linear Programming /線形計画問題)
QP(Quadratic Programming) … 二次計画問題
QCQP(Quadratically Constrained Quadratic Program) …二次制約付き二次計画問題
Binary Integer QP … 整数計画問題
NLP with SQP … SQP用いたNLP(Nonlinear Programing)ソルバー
NLP with SQP and IP solver … SQP-IPを用いたNLP(自然言語処理)ソルバー
Mixed Integer NLP(Nonlinear Programing) … 混合整数非線形計画問題

commercial use

オプション:

SCA (ソースコードアクセス)
SHS (セルフホストサービス)

商用アプリケーションでのシリーズ展開も可能です。
embtech社では、アプリケーションとニーズをよりよく理解したうえで設定に対しての適切なご提案をしております。
ヒアリングが必要となりますため、ご要望やご相談につきましては別途お問い合わせください。

メーカーサイトURL

https://www.embotech.com/

主な特長と利点

詳細はこちら(メーカーページ)

数理最適化問題(^{※1 参照})を瞬時に解くための、高速(^{※2 参照})で信頼性の高い数値解法
コードサイズが小さくメモリの使用量が少ないため埋め込みが容易
任意のハードウェアプラットフォームで実行可能
信頼性が高く完全自律システムへの適用が可能
モデル予測制御の業界標準(シリアルアプリケーションで多数の実績あり)
MathWorks Model Predictive ControlToolbox に統合可能
MISRA-C準拠(高いコーディング標準に準拠)

参照※1 : 組み込みシステム最適化に必要な、関連性の高い最適化問題の処理が可能

最適化問題の種類

Nonlinear Program (NLP, 非線形計画問題)
Mixed-Integer NLP (MI-NLP, 混合整数二次計画問題)
Linear Program (LP, 線形計画問題)
Quadratic Program (QP, 二次計画問題)
Quadratic-Constrained Quadratic Program (QCQP, 二次制約付き二次計画問題)
Binary-Integer QPs (2進整数計画問題)

組み込みシステムの例

線形モデル予測制御 (Linear MPC)
非線形モデル予測制御 (Nonlinear MPC, NMPC)
ハイブリッドモデル予測制御 (Hybrid MPC)
経済的モデル予測制御 (Economic MPC)
動作計画(モーションプランニング)の問題 (Motion Planning Problems)
自律的な意思決定 (Autonomous Decision Making)

参照※2 : さまざまなアプリケーションでのFORCESPROの一般的な計算時間(参考)

ロボット動作計画:1ミリ秒 (例:Robotic Arm Manipulator (MATLAB & Python))
自動車の経路計画:8ミリ秒 (例:Obstacle avoidance (MATLAB & Python))
宇宙船ランデブー:1ミリ秒 (例:Low-level interface: Spacecraft Rendezvous)

最適化手法

最適化アルゴリズム

アプリケーションに最適な方法を2つのアルゴリズムから選択可能

Interior-Point Solver (IP)

少ない反復回数で収束するまでNLPを解くことが可能
最大計算時間が重要な組み込みシステム制御に有効

Sequential Quadratic Programing (SQP)

非線形モデル予測制御のための高速な実時間最適化が可能
利用可能な計算時間や計算能力が小さい場合でもリアルタイムの実装が可能
高速フィードバックレートを必要とする組み込みシステム制御に有効

Derivative Generation

CASADI
Mathworks Symbolic Toolbox
User-made functions

ヘッセ行列(Hessian)

Blockwise BFGS
Gauss-Newton

ハードウェア要件

実行可能なプロセッサ/プラットフォーム

x86 (Windows、Mac、Linux)
ARM-Cortex
PowerPC (GCC toolchain)
NVIDIA SoC
Speedgoat real-time platform
dSPACE MicroAutoBoxII and III
dSPACE Autobox

※ 上記以外のプロセッサ/プラットフォームも可能です。お気軽にお問合せ下さい。

インターフェース

ソルバーの生成

MathWorks / MATLAB
MathWorks / Model Predictive Control Toolbox?
Python

ソルバーの実行環境

MathWorks /MATLAB
MathWorks /Simulink
MathWorks / Model PredictiveControlToolbox
C / C ++
Python

検索キーワード:
FORCES-pro / FORCES pro / シリアルアプリケーション / シリアル機器 / シリアル制御 / MISRA-C準拠 / Motor Industry Software Reliability Association / Nonlinear Program (NLP) / Mixed-Integer NLP (MI-NLP) / Linear Program (LP) / Quadratic Program (QP) / Quadratic-Constrained Quadratic Program (QCQP) / Binary-Integer QPs / Linear MPC / Nonlinear MPC / Hybrid MPC / Economic MPC / Motion Planning Problems / Autonomous Decision Making / モデル予測制御ツールボックス

MathWorks Linear MPC Plugin(メーカーページ)

横にスクロールできます

商品名	納品方法	納期	価格
FORCESPRO (ご希望のライセンス形態をお知らせください)	電子デリバリー	お問い合わせください	お問い合わせください