On distributed control of multiagent systems under adverse conditions
Olumsuz koşullarda çoklu ajan sistemlerinin dağıtık kontrolü üzerine
- Tez No: 1014298
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TANSEL YUCELEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of South Florıda
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezin amacı (1) heterojen belirsiz çoklu ajan sistemleri sınıfı için yakın zamanda önerilen dağıtık uyarlanabilir kontrol mimarisinin deneysel olarak doğrulanmasını göstermek ve (2) kararlılık analizleri ile birlikte, sınırlı kaynaklara sahip çoklu ajan sistemleri için bir orantılı integral kontrolör önermektir. (1) numaralı amaçla ilgili olarak, deneyde kullanılan dağıtık uyarlanabilir kontrol mimarisi, belirsizliklerin ve bozulmaların etkisini etkili bir şekilde bastırmak için her bir ajan için nominal bir parça ve uyarlanabilir bir artırma parçası içeren bir kontrol girdisi kullanır. Bu mimari, her bir heterojen belirsiz ajan ile dinamikleri bilinmeyen lider arasındaki çıktı izleme hatası için tek tip nihai sınırlılık sağlayabilmektedir. Buna ek olarak, eğer liderin çıktısı bir sabite yakınsarsa, o zaman her bir ajanın çıktısı asimptotik olarak liderin çıktısına bu mimari ile yakınsar, burada sistem sabit (yani zamanla değişmeyen) ve yönlendirilmiş grafik topolojisi üzerinde eşleştirilmiş bozulmalara ve zamanla değişmeyen sistem belirsizliklerine maruz kalır. Bu mimariyi doğrulamak için kullanılan deneysel düzenek, iki arabalı ters sarkaç ve bir arabadan oluşan çok ajanlı bir mekanik platformdur. Heterojenliği sağlamak için iki arabaya farklı uzunluklarda sarkaçlar takılmış ve bir araba sarkaçsız olarak kullanılmıştır. Mekanik platformumuz, arabaların pinyonları ile ray arasındaki sürtünmeden kaynaklanan belirsizlikler içermektedir. Deneysel süreç boyunca, ajanların çıkışının, uyarlamalı artırma ile kontrol girişine kıyasla büyük salınım genliği ile liderin çıkışını takip ettiği gözlemlenmiştir. Bu uyarlanabilir güçlendirme, belirsizliklerin etkisini en aza indirir ve ajanların çıkışının liderin çıkışını önemli ölçüde daha düşük salınım genliği ile takip etmesini sağlar. Önerilen dağıtık adaptif kontrol mimarisinin etkinliğini göstermek için çeşitli deneysel grafikler de verilmiştir. Şimdi (2) numaralı amacı özetleyelim. Kullanılan kontrol mimarisinin aksine, örneğin (1), bazı gerçek hayat senaryolarında her bir ajana bir kontrolör uygulamak uygun maliyetli değildir. Bu sorunu ele almak üzere, genel kapalı döngü çoklu ajan sistemini sağlamlaştırmak için yalnızca bir kontrol girişi uygulamak için orantılı bir integral denetleyici önerilmiştir. Bu denetleyici, genel kapalı döngü çoklu ajan sistemini sağlamlaştırmak için sadece bir ajan (yani sürücü ajan) aracılığıyla bir bozukluğun (yani siber saldırı veya arıza) varlığında grafik topolojisine dayalı dağıtık bilgileri yürüten ajanlardan oluşur. Bu amaçla, sistemin bir ajan (yani yanlış davranan ajan) aracılığıyla sınırlı bir bozulmaya maruz kaldığı, sabit, bağlantılı ve yönlendirilmemiş bir grafiğe sahip çoklu ajan sistemindeki tüm ajanların yörüngeleri, kontrol girdisini hangi ajana uyguladığımıza bakılmaksızın, sınırlı bir komuta sahip yalnızca bir kontrol girdisi ile sınırlı kalır. Bundan sonra, birinci yöntem için sabit, bağlantılı ve yönlendirilmemiş grafik topolojisine ve ikinci yöntem için sabit, bağlantılı ve yönlendirilmemiş bir asiklik grafik topolojisine sahip çoklu ajan sistemindeki her bir ajanın kararlı durum değerini türetmek için iki yöntem sunuyoruz. İkinci yöntem sadece asiklik grafiğe uygulanabilirken, graf topolojisine bağlı bir matrisin tersini gerektirmez. İkinci yaklaşım ayrıca, sürücü ajanın hatalı davranan ajana mümkün olduğunca yakın yerleştirilmesi durumunda çoklu ajan sisteminde istenen komuttan en büyük kararlı durum sapmasının en aza indirildiğini göstermektedir. Teorik sonuçların uygulanmasını göstermek için birkaç sayısal örnek de sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
The objective of this thesis is (1) to show the experimental validation of recently proposed distributed adaptive control architecture for a class of heterogeneous uncertain multiagent systems as well as (2) to theoretically propose a proportional integral controller for multiagent systems having limited resources in the presence of a disturbance with stability analyses. With regard to (1), the distributed adaptive control architecture used in the experiment utilizes a control input having a nominal part and an adaptive augmentation part for each agent to suppress the effect of uncertainties and disturbances effectively. This architecture is capable to provide uniform ultimate boundedness for the output tracking error between each heterogeneous uncertain agent and the leader with unknown dynamics. In addition, if the output of the leader converges to a constant, then the output of each agent asymptotically converges to the output of the leader by this architecture, where the system is subject to matched disturbances and time-invariant system uncertainties over fixed (i.e., time-invariant) and directed graph topology. The experimental setup for validating this architecture is a multiagent mechanical platform composed of two-cart inverted pendulums and a cart. In order to achieve heterogeneity, two carts are attached with different length of pendulums and a cart is used without pendulum. Our mechanical platform involves uncertainties due to friction between pinions of carts and the track. It is observed during the experimental process that the output of agents follow the output of the leader with huge amplitude of oscillations comparing to the control input with adaptive augmentation. This adaptive augmentation minimizes the effect of uncertainties and make the output of agents follow the output of the leader with considerably lower amplitude of oscillations. Several experimental plots are also given to show the efficacy of the proposed distributed adaptive control architecture. We now summarize (2). In contrast to the control architecture used, for example (1), in some real-life scenarios it is not cost-effective to implement a controller into each agent. To address this problem, a proportional integral controller is proposed to implement only one control input into the multiagent system, which is composed of agents executing the distributed information based on the graph topology in the presence of a disturbance (i.e., cyber-attack or malfunction) through only an agent (i.e., driver agent) to robustify the overall closed-loop multiagent system. To this end, the trajectories of all agents in the multiagent system with a fixed, connected and undirected graph, where the system subject to a bounded disturbance through an agent (i.e., misbehaving agent), remain bounded with only one control input having a bounded command irrespective of which agent we apply the control input. After that, we introduce two methods to derive the steady-state value of each agent in the multiagent system whose graph topology for the first method is fixed, connected and undirected and for the second method is a fixed, connected, and undirected acyclic graph. While the second method is applicable to only the acyclic graph, it does not require an inverse of a matrix dependent on the graph topology. The second approach also shows that the largest steady-state deviation from the desired command in the multiagent system is minimized if the driver agent is located as close as possible to the misbehaving agent. Several numerical examples are also presented to illustrate the implementation of the theoretical results.
Benzer Tezler
- Düzensiz örneklemeli sistemlerin kontrolü
Control of nununiformly sampled systems
UFUK SEVİM
Doktora
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Konsensüs kontrol ve esnek sistemlerin titreşim söndürme problemi
Consensus control and vibration supression problem of flexible structures
UMUTCAN KUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN
- Elektrik dağıtım sisteminde çok etmenli sisteme dayalı gerilim regülasyonu
Multi agent system based voltage regulation for electrical distribution system
EMRE KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Esnek sistemlerde aktif titreşim kontrolü
Active vibration control of flexible systems
ARZUMAN CAN KUTLUCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE LEYLA GÖREN SÜMER
- Dört rotorlu insansız hava araçları için fizik rehberli artık geri beslemeli sinir ağı ile çok ajanlı dağıtılmış lineer olmayan model öngörülü formasyon kontrolü
Multi-agent distributed nonlinear model predictive formation control for quadrotor UAVs using a physics-guided residual feedback neural network
DENİZ MUHACİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAPRAK YALÇIN