Каскадный супер-скручивающий наблюдатель для линейных мультиагентных систем без коммуникации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или 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