Tato diplomová práce se zabývá problémem řízení multi-agentních systémů. Cílem je ukázat, jak u takových systémů zajistit stabilitu pomocí správného propojení dílčích agentů a následně navrhnout řízení, skrz které je možné klást na celý systém nároky z hlediska formace či následování trajektorie. Pro lineární systémy vyšších řádů je dále ukázáno, jak je současně stabilizovat pomocí stavové zpětné vazby a jak celý systém následně řídit při respektování topologie systému. Dále jsou rozebrány metody návrhu stavové zpětné vazby pomocí lineárního kvadratického regulátoru LQR a přiřazením Jordanovy formy, u kterých jsou diskutovány důsledky jejich použití na multi-agentní řízení.
Anotace v angličtině
This master's thesis studies the problem of multi-agent collaborative control. The aim is to show how to ensure the stability through a suitable connection of individual agents, followed by designing control that put the requirements on the whole system. For the higher-order linear systems, it is shown how to stabilize individual agents by the state feedback that leads to designing the control for the whole system with respect to its topology. Furthermore is shown how does designed state feedback for all agents affects the movement of the whole system, followed by a comparison of design methods as linear quadratic regulator and Jordan form assignment and their advantages.
Klíčová slova
multi-agentní řízení, consensus protokol, stavový popis, stavová zpětná vazba, přiřazení Jordanovy formy, lineární kvadratický regulátor (LQR), grafová teorie, řízení na formaci, řízení s virtuálním leaderem
Klíčová slova v angličtině
multi-agent collaborative control, consensus protocol, state space, state feedback, Jordan form assignment, linear quadratic regulator (LQR), graph theory, collaborative control of formation, collaborative control with a virtual leader
Rozsah průvodní práce
71 stran
Jazyk
CZ
Anotace
Tato diplomová práce se zabývá problémem řízení multi-agentních systémů. Cílem je ukázat, jak u takových systémů zajistit stabilitu pomocí správného propojení dílčích agentů a následně navrhnout řízení, skrz které je možné klást na celý systém nároky z hlediska formace či následování trajektorie. Pro lineární systémy vyšších řádů je dále ukázáno, jak je současně stabilizovat pomocí stavové zpětné vazby a jak celý systém následně řídit při respektování topologie systému. Dále jsou rozebrány metody návrhu stavové zpětné vazby pomocí lineárního kvadratického regulátoru LQR a přiřazením Jordanovy formy, u kterých jsou diskutovány důsledky jejich použití na multi-agentní řízení.
Anotace v angličtině
This master's thesis studies the problem of multi-agent collaborative control. The aim is to show how to ensure the stability through a suitable connection of individual agents, followed by designing control that put the requirements on the whole system. For the higher-order linear systems, it is shown how to stabilize individual agents by the state feedback that leads to designing the control for the whole system with respect to its topology. Furthermore is shown how does designed state feedback for all agents affects the movement of the whole system, followed by a comparison of design methods as linear quadratic regulator and Jordan form assignment and their advantages.
Klíčová slova
multi-agentní řízení, consensus protokol, stavový popis, stavová zpětná vazba, přiřazení Jordanovy formy, lineární kvadratický regulátor (LQR), grafová teorie, řízení na formaci, řízení s virtuálním leaderem
Klíčová slova v angličtině
multi-agent collaborative control, consensus protocol, state space, state feedback, Jordan form assignment, linear quadratic regulator (LQR), graph theory, collaborative control of formation, collaborative control with a virtual leader
Zásady pro vypracování
Seznamte se s problematikou kolaborativního řízení multi-agentních identických dynamických systémů, se vstupně-výstupně symetrickými systémy a jejich řízením.
Vytvořte matematický model multi-agentního dynamického systému (se dvěma či více identickými subsystémy, analyzujte systém twin-lift se dvěma identickými kvadrokoptérami).
Navrhněte algoritmus řízení pro stabilizaci zvoleného modelu (multi-agent, twin-lift apod.) pomocí LQR, či stavové zpětné vazby. Analyzujte vhodné konfigurace Jordanových bloků, které plynou z LQR při zachování symetrie systému pro daný model.
Porovnejte zvolené Jordanovy bloky podle různých optimalizačních kritérií (kritéria na robustnost apod.).
Navržený řídicí systém pro vybraný model ověřte metodou simulace v programovém systému Matlab/Simulink.
Zásady pro vypracování
Seznamte se s problematikou kolaborativního řízení multi-agentních identických dynamických systémů, se vstupně-výstupně symetrickými systémy a jejich řízením.
Vytvořte matematický model multi-agentního dynamického systému (se dvěma či více identickými subsystémy, analyzujte systém twin-lift se dvěma identickými kvadrokoptérami).
Navrhněte algoritmus řízení pro stabilizaci zvoleného modelu (multi-agent, twin-lift apod.) pomocí LQR, či stavové zpětné vazby. Analyzujte vhodné konfigurace Jordanových bloků, které plynou z LQR při zachování symetrie systému pro daný model.
Porovnejte zvolené Jordanovy bloky podle různých optimalizačních kritérií (kritéria na robustnost apod.).
Navržený řídicí systém pro vybraný model ověřte metodou simulace v programovém systému Matlab/Simulink.
Seznam doporučené literatury
Hovd, Morten, and Sigurd Skogestad; Control of symmetrically interconnected plants. Automatica 30.6 (1994): 957-973.\\
Rodriguez, Armando A., and Michael Athans; Multivariable control of a twin lift helicopter system using the LQG/LTR design methodology. (1986).\\
Fax, J. Alexander, and Richard M. Murray. "Information flow and cooperative control of vehicle formations." IEEE transactions on automatic control 49.9 (2004): 1465-1476.\\
Dorato, Peter, et al. Linear-quadratic control: an introduction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1995.
Seznam doporučené literatury
Hovd, Morten, and Sigurd Skogestad; Control of symmetrically interconnected plants. Automatica 30.6 (1994): 957-973.\\
Rodriguez, Armando A., and Michael Athans; Multivariable control of a twin lift helicopter system using the LQG/LTR design methodology. (1986).\\
Fax, J. Alexander, and Richard M. Murray. "Information flow and cooperative control of vehicle formations." IEEE transactions on automatic control 49.9 (2004): 1465-1476.\\
Dorato, Peter, et al. Linear-quadratic control: an introduction. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1995.