Geri Dön

Fault detection and isolation, reconfiguration and fault tolerant control of multi agent systems

Çoklu ajan sistemlerde hata tespiti, ayıklama, yeniden yapılandırma ve hataya dayanıklı kontrol

PDF İndir

  1. Tez No: 911538
  2. Yazar: ÖMER GÜRSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 99

Özet

Çoklu ajan sistemleri, genellikle MAS olarak bilinir ve bir görevi gerçekleştiren, birbirleriyle etkileşimde bulunan birçok otonom sistemle işbirliği içinde çalışan sistemlerdir. Birçok uygulama için tipik olan görevlerin karmaşıklığı göz önüne alındığında, genellikle tek bir ajanın bir görevi verimli bir şekilde gerçekleştirmesi yetersiz olabilir. Bu nedenle, birden fazla ajanın işbirliği zorunlu hale gelir. Son yıllarda, çoklu ajan sistemlerine (MAS) büyük ilgi gösterilmiş ve bu, birçok çıktısı olan yoğun bir araştırma alanı olarak ortaya çıkmıştır. Bu yaklaşım, formasyon kontrolü, işbirliği yapan insansız hava araçları, akıllı dağıtım şebekeleri, mobil robotlar gibi çeşitli alanlarda uygulama bulmaktadır. Ancak, çoklu ajan sistemlerinin boyutu(ajan sayısı), iletişim gereksinimleri ve son zamanlarda karşılaşılabilecek çeşitli durumların gereksinimleri arttıkça, çoklu ajan sistemleri giderek karmaşık hale gelmiştir. İşbirlikçi Çoklu Ajan Sistemleri (İşbirlikçi MAS), görevleri ve kablosuz iletişimleri nedeniyle fiziksel hatalara ve siber saldırılara duyarlı karmaşık sistemlerdir. Bu tezin ana odak noktası, ağ bağlantılı MAS'lerde hata tespiti ve izolasyonu (FDI) ile durum ve hata tahminini(FE) incelemektir. İlk olarak, bilinmeyen giriş gözlemcileri (UIO) kullanılarak bilinmeyen bozucular içeren nonlineer MAS'lerdeki hataların tespiti için merkezi olmayan bir metodoloji önerilmiştir. Her ajan, kendi ve komşularından gelen bilgilere dayalı olarak yerel bir modeli baz alarak kendi durumunun dayanıklı bir tahminini yapabilmektedir. Ardından, her ajanın sadece kendi hatalarını değil, aynı zamanda komşularının hatalarını da tespit edebilmesi için her bir ajan için bir LMI tabanlı yaklaşım uygulanmıştır. FDI algoritması sonrasında, MAS'lerde durumları ve hataları tahmin etmek için çalışma genişletilmiştir. Her ajan için hataları tahmin etmek için arttırılmış bir model(augmented model) oluşturulmuştur. Arttırılmış durumlar, dinamik sistemdeki durumları ve hata fonksiyonlarını içerir. Ardından, her ajan için, komşularından aldığı bilgileri kullanmak üzere yerel bir model geliştirilmiştir, böylece her ajan sadece kendi hatalarını ve durumlarını değil, aynı zamanda komşularınınkileri de tahmin edebilmektedir. Önerilen UIO, hem sistem hem de çıkış bozucularını dikkate alacak şekilde tasarlanmıştır ve ardından sistemlerin durumlarını ve hatalarını tahmin etmek için LMI tabanlı bir yaklaşım uygulanmıştır. MAS'lar için FDI'ya odaklanan mevcut çalışmaların çoğunun, hata büyüklüklerini tahmin etmemesinin aksine, çalışmamız, her bir ajanın sadece kendi durumunu ve hatalarını değil, aynı zamanda komşu ajanlarınkini de dayanıklı bir şekilde tahmin etmesine izin veren eşzamanlı durum ve hata tahmin yaklaşımının formüle edildiği önemli katkılar sunmaktadır. Merkezi olmayan tahmin şeması kullanılarak hataları(sensör ve eyleyici hataları dahil), sistem ve çıkış bozucularını dikkate alarak daha kapsamlı problemler araştırılmıştır. Önerilen yaklaşımlar, iletişim topolojisinin küresel bilgisine duyulan ihtiyacı ortadan kaldırmıştır. Ayrıca, iletişim topolojisi yönlü olabilir. Hata tahmininin ardından, hatanın etkisini azaltma amacıyla yeniden yapılandırma üzerinde çalışılmıştır.Önerilen yeniden yapılandırma algoritması,enerji tüketimi ile hataya duyarlılık arasındaki dengeyi gözeterek iletişim topolojisini güncellenmiştir. Önerilen yaklaşımların etkinliği simülasyon örnekleri ile gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

Multi-agent systems, often known as MASs, are systems that carry out a certain task in collaboration with numerous autonomous systems interacting with one another and their surroundings. Given the complicated nature of tasks, which is usual for many applications, a single agent often insufficient to execute a mission efficiently. Consequently, the cooperation of multiple agents becomes imperative. In recent years, there has been significant interest in multi-agent systems (MASs), leading to their emergence as a highly researched area yielding numerous outcomes. This approach finds applications across diverse fields, including but not limited to formation control , cooperative unmanned aerial vehicles, smart distribution grids, mobile robots. As the size of multi-agent systems, communication requirements, and requirements for the various situations that may be encountered have grown recently, multi-agent systems have become increasingly complex. Cooperative multi-agent systems (Cooperative MAS) are complex systems that are vulnerable to physical failures and cyber attacks due to their tasks and wireless communications. This thesis primarily centers on investigating fault detection and isolation (FDI) as well as state and fault estimation (FE) within interconnected Multi-Agent Systems (MASs). Initially, a decentralized approach is introduced for detecting actuator faults in nonlinear MASs with unknown disturbances is suggested using Unknown Input Observers(UIO) where each agent received a local model based on information from itself and neighbors enabling robust estimation of its own state. Subsequently, a methodology based on Linear Matrix Inequalities (LMI) is employed to formulate residual signals for each agent so that each agent is able to detect not only its own faults but also those of its neighbors. After FDI algorithm, the work is extended to estimate states and faults in networked MASs. The augmented model is constructed to estimate faults in each agent. The augmented states consist of states and also faults in the dynamical system. Then local model is developed for each agent to use locally exchanged information so that every agent can estimate not only its own faults and states but also those of neighbors. Proposed UIO is designed taking into account both system and output disturbances and then LMI-based approach is applied to estimate states and faults of the system. Unlike the majority of existing works that predominantly focus on FDI for MASs without doing estimation of fault magnitudes, our work presents significant contributions that simultaneous state and fault estimation approach is formulated for Lipschitz nonlinear MASs, allowing each agent to robustly estimate not only its own state and faults but also those of neighboring agents. More comprehensive problem by considering faults (including sensor and actuator faults), system, and output disturbances within the decentralized estimation scheme is investigated. The proposed approaches eliminate the need for global knowledge of the communication topology. Moreover, the communication topology can be directed. Reconfiguration scheme is then studied for the purpose of mitigating the effects of faults. The proposed reconfiguration scheme facilitates updating the communication topology to establish a balance between energy consumption and sensitivity to faults.Numerical simulations are utilized to illustrate the effectiveness of the proposed approaches.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    754361

    Development of a fault tolerant flight control system for a UAV

    İnsansız bir hava aracı için hata toleranslı uçuş kontrol sistemi geliştirilmesi

    SITKI YENAL VURAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ HACIZADE

  2. Tez No

    177402

    Bilinmeyen giriş gözleyicileri kullanılarak uçuş kontrol sistemindeki algılayıcı ve eyleyici arızalarının tespiti, ayrımı ve sistemin yeniden yapılandırılması

    Sensor and actuator fault detection, isolation and system reconfiguration in flight control system using unknown input observers

    EMRE KIYAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Sivil HavacılıkAnadolu Üniversitesi

    Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYŞE KAHVECİOĞLU

  3. Tez No

    507717

    Fault detection, isolation and reconfiguration in navigation system of Boeing-747 aircraft

    Boeing-747 uçağının seyrüsefer sisteminde arıza tespiti, teşhisi ve yeniden yapılandırma

    DENİZ BURAK KAMİLOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ HACIZADE

  4. Tez No

    664883

    Sensor fault detection, isolation and accommodation applied to b-747 aircraft lateral dynamics

    B-747 uçağı yanal dinamiklerinde sensör hata teşhis, izolasyon ve düzeltilmesi

    AKAN GÜVEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ HACIZADE

  5. Tez No

    343836

    Nivelman ağında kaba hatalı ölçülerin denk uzay yaklaşımı ile belirlenmesi

    Fault detection and isolation using parity space approach in leveling networks

    UTKAN MUSTAFA DURDAĞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞERİF HEKİMOĞLU

Geri Dön