Zusammenfassung
Es wird eine 2-Freiheitsgraderegelung (2-FHG) für die Formationsregelung eines Multi-Agentensystems in gewünschte Profile entwickelt. Dabei wird ein Kontinuumsmodell in Form einer modifizierten viskosen Burgersgleichung herangezogen. Für diese Form der Agentendynamik kann eine flachheitsbasierte Vorsteuerung mit einer Backstepping-basierten Randwertregelung kombiniert werden, welche das Folgefehlersystem stabilisiert. Es wird gezeigt, dass die Einführung eines verteilt-parametrischen Exosystems die translatorische Verschiebung der Formation ermöglicht. Die Übertragung der Regelungsstrategie von einem unendlich-dimensionalen, kontinuierlichen zu einem endlich-dimensionalen, diskreten Multi-Agentensystem erfolgt durch geeignete Diskretisierung, welche die notwendige Kommunikationstopologie einprägt. Die Ergebnisse werden in Simulationen evaluiert.
Abstract
A 2-degree-of-freedom control concept is developed for formation control of multi-agent systems. For this, a continuum model is set up in the form of a modified viscous Burgers-type partial differential equation. This approach allows to combine flatness-based motion planning with backstepping-based tracking control to stabilise the tracking error dynamics. Furthermore, it is shown that the introduction of an exogenous distributed parameter system enables to move the whole formation about the plane in each coordinate individually. The control concept is applied to an infinite-dimensional, discrete multi-agent system by suitable discretisation of the domain in space, which additionally characterises the communication topology between the agents. Simulation studies are presented to evaluate the control strategy.
Über die Autoren
Gerhard Freudenthaler ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Regelungstechnik der Technischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Hauptarbeitsgebiete: Modellierung von Multi-Agentensystemen mit Hilfe von Kontinuumsmodellen und backstepping-basierte Methoden zur Regelung und zum Beobachterentwurf für verteilt-parametrische Systeme.
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Lehrstuhl für Regelungstechnik, Kaiserstraße 2, 24143 Kiel
Thomas Meurer leitet den Lehrstuhl für Regelungstechnik der Technischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Hauptarbeitsgebiete: Methoden zur Regelung und zum Beobachterentwurf für lineare und nichtlineare finit-dimensionale und verteilt-parametrische Systeme und deren Anwendung für u. a. adaptive mechatronische Strukturen, thermofluidische und biotechnologische Prozesse, Fertigungs- bzw. Produktionsprozesse, und verteilte Multi- Agentensysteme.
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Lehrstuhl für Regelungstechnik, Kaiserstraße 2, 24143 Kiel
Danksagung
Die Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Projekts ME 3231/2-1 gefördert.
©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston
