Network Identification and Control for Heterogeneous Multi-Agent Systems

QC 20241112

Abstract

Under de senaste årtiondena har identifieringen av nätverkstopologin i multi-agentsystem fått allt mer uppmärksamhet, eftersom kommunikationstopologin inte alltid är tillgänglig vid utformning av styrenheter eller analys av multi-agentsystem. Ett utmanande mål är att identifiera den okända nätverksstrukturen från mätningarna av multi-agentsystemet och bestämma var och hur man ska stimulera den för att uppnå önskad respons. I den här avhandlingen undersöker vi problemet med topologiidentifiering för multi-agentsystem med okänd topologi och problemet med samtidig topologiidentifiering och synkronisering av multi-agentsystemen.

I den första delen av avhandlingen behandlar vi topologiidentifieringsproblemet för komplexa dynamiska nätverk med både okänd konstant och varierande topologi. Vi föreslår ett identifieringssystem som säkerställer en korrekt topologiuppskattning genom att utnyttja en adaptiv styrenhet som spårar referenssignaler och ger tillräcklig excitation. Noggrann topologiuppskattning uppnås när ett relaxerat excitationsvillkor gäller. Detta tar bort det linjära oberoendevillkoret eller det ihållande excitationsvillkoret under identifieringsprocessen och garanterar framgången för korrekt topologiidentifiering. Dessutom tillhandahåller vi ett nytt system som uppnår topologiidentifiering och synkronisering i ändlig tid, vilket ger en lösning för att kombinera topologiidentifiering och andra reglertekniska problem. Vi anpassar detta system för att lösa problemet med topologiidentifiering i ändlig tid för den riktade allmänna topologiska matrisen och dess utvidgningar för fallen med en symmetrisk matris och en Laplacianmatris, vilket breddar dess tillämplighet till ett bredare spektrum av komplexa nätverk. Med en partiell förkunskap om nätverksstrukturen förbättrar de justerade algoritmerna effektiviteten och minskar beräkningskomplexiteten. Dessutom utvidgar vi systemet till att hantera nätverk med okänd omkopplingstopologi, vilket identifierar både omkopplingsögonblicket och grafsekvenserna.

I den andra delen av avhandlingen föreslår vi ett nytt tillvägagångssätt för samtidig topologiidentifiering och synkronisering för dynamiska riktade nätverk för att hantera de motstridiga målen för topologiidentifiering och synkronisering. Ett nytt perspektiv som bygger på ramverket för kantöverenskommelse presenteras för att studera topologiidentifieringsproblemet och en ny adaptiv reglertekniskt grundad topologiidentifieringsalgoritm baserad på δ-persistens av excitation används för att uppnå samtidig topologiidentifiering och synkronisering. Genom kantöverenskommelse-representationen ges starka stabilitetsresultat för identifieringsfelen i form av enhetlig semi-global praktisk asymptotisk stabilitet. Dessutom utvidgar vi denna adaptiva reglertekniskt grundade metod till samtidig uppskattning av topologi och synkronisering i komplexa dynamiska nätverk med tidsvarierande topologi. Vår metod omvandlar problemet med tidsvarierande topologiuppskattning till ett problem med att uppskatta de tidsvarierande vikterna i en komplett graf, baserat på ramverket för kantöverenskommelser. Två hjälpnätverk introduceras för att begränsa viktuppskattningsfelen: ett som uppfyller det ihållande excitationsvillkoret för att underlätta topologiuppskattning, medan det andra, ett uniformt-δ ihållande spännande nätverk, säkerställer begränsningen av både viktuppskattning och synkroniseringsfel, förutsatt att tidsvarierande vikter och deras derivator är begränsade.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-356166