Каскадный супер-скручивающий наблюдатель для линейных мультиагентных систем без коммуникации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача о консенсусе (т.е. о согласовании фазовых векторов) для мультиагентной системы, состоящей из однотипных линейных агентов. Изучен случай, когда между агентами нет коммуникации, т.е. нет обмена информацией, а управление агентами осуществляется за счёт собственных датчиков агентов, дающих неполную информацию о фазовых векторах агента и его соседей, при этом информация может быть зашумлена. Для решения задачи применён линейный протокол на основе данных от наблюдателей для систем в условиях неопределённости. В качестве таких наблюдателей предложено использовать каскадные наблюдатели на основе метода “super-twisting” (супер-скручивающий каскадный наблюдатель). Получены достаточные условия существования регулятора, при которых ошибка наблюдения стремится к нулю при ограниченных возмущениях. Приведён пример, иллюстрирующий предложенный подход.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Фомичев

Электротехнический университет; Федеральный исследовательский центр “Информатика и управление” РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: fomichev@cs.msu.su
Китай, Ханчжоу; Москва, Россия; Москва, Россия

А. И. Самарин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: samarin_aleksei@icloud.com
Россия, Москва

Список литературы

  1. Dorri, A. Multi-agent systems: a survey / A. Dorri, S.S. Kanhere, R. Jurdak // IEEE Access. — 2018. — V. 6. — P. 28573–28593.
  2. Hamann, H. Swarm Robotics: A Formal Approach / H. Hamann. — Cham : Springer, 2018.
  3. Saber, R.O. Consensus protocols for networks of dynamic agents / R.O. Saber, R.M. Murray // Proceed. of the 2003 American Control Conf. — Denver, Colorado, USA : IEEE, 2003. — V. 2. — P. 951–956.
  4. Li, Z. Dynamic consensus of linear multi-agent systems / Z. Li, Z. Duan, G. Chen // IET Control Theory Appl. — 2011. — V. 5, № 1. — Art. 19.
  5. Adaptive consensus control of linear multiagent systems with dynamic event-triggered strategies / W. He, D. Xu, Q.-L. Han, F. Qian // IEEE Trans. Cybern. — 2020. — V. 50, № 7. — P. 2996–3008.
  6. Consensus of multiagent systems and synchronization of complex networks: a unified viewpoint / Z. Li, Z. Duan, G. Chen, L. Huang // IEEE Trans. Circuits Syst. I. — 2010. — V. 57, № 1. — P. 213–224.
  7. A new observer-type consensus protocol for linear multi-agent dynamical systems / Y. Zhao, G. Wen, Z. Duan [et al.] // Asian J. Control. — 2013. — V. 15, № 2. — P. 571–582.
  8. Фомичёв, В.В. Алгоритм построения каскадного асимптотического наблюдателя для системы с максимальным относительным порядком / В.В. Фомичёв, А.О. Высоцкий // Дифференц. уравнения. — 2019. — Т. 55, № 4. — С. 567–573. Fomichev, V.V. Algorithm for designing a cascade asymptotic observer for a system of maximal relative order / V.V. Fomichev, A.O. Vysotskii // Differ. Equat. — 2019. — V. 55, № 4. — P. 553–560.
  9. Sliding mode fault tolerant consensus control for multi-agent systems based on super-twisting observer / P. Yang, X. Hu, Z. Wang, Z. Zhang // J. of Syst. Engineer. and Electron. — 2022. — V. 33, № 6. — P. 1309–1319.
  10. Емельянов, С.В. Новый класс алгоритмов скольжения второго порядка / С.В. Емельянов, С.К. Коровин, Л.В. Левантовский // Мат. моделирование. — 1990. — Т. 2, № 3. — С. 89–100. Emelyanov, S.V. A new class of second-order sliding mode algorithms / S.V. Emelyanov, S.K. Korovin, L.V. Levantovsky // Matematicheskoye modelirovaniye. — 1990. — V. 2, № 3. — P. 89–100.
  11. Seeber, R. Necessary and sufficient stability criterion for the super-twisting algorithm / R. Seeber, M. Horn // 15th Intern. Workshop on Variable Structure Systems (VSS). Graz : IEEE, 2018. — P. 120–125.
  12. Bagge Carlson, F. ControlSystems.jl: a control toolbox in Julia / F. Bagge Carlson, M. Fält, A. Heimerson, O. Troeng // 60th IEEE Conf. on Decision and Control (CDC). Austin, TX, USA : IEEE, 2021. — P. 4847–4853. Bagge Carlson, F. ControlSystems.jl: a control toolbox in Julia / F. Bagge Carlson, M. Fält, A. Heimerson, O. Troeng // 60th IEEE Conference on Decision and Control (CDC). Austin, TX, USA: IEEE, 2021. — P. 4847–4853.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Граф коммуникации.

Скачать (21KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнение протоколов (линии соединяют точки, соответствующие оптимальным по Парето парам . Видно, что для каждой пары  протокола без коммуникации (1) существует пара  протокола с коммуникацией (2), которая лучше подавляет обе помехи.

Скачать (37KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение ошибки консенсуса при применении линейного протокола (1) и нового подхода (2)  а, и пример внешнего возмущения  для одного агента  б.

Скачать (101KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024