Συνεργατικός έλεγχος προδιαγεγραμμένης απόκρισης

Abstract

This thesis studies the problem of distributed control of nonlinear MIMO multi-agent systems consisting of a group of agent-followers and one or more agent-leaders. Its main objective is the development of innovative control schemes that are part of the wider framework of the prescribed performance methodology. Specifically, firstly it is proposed a controller that solves the problem of output synchronization in higher-order directed communication graph systems with predetermined convergence characteristics, in terms of minimum convergence time as well as maximum steady-state error. Then, by embedding in each follower a speed estimator of prescribed performance, synchronization of the state vector of the follower with that of the leader is achieved for relative degree-two systems under a directed communication graph, while special reference is made to the results obtained when the graph is undirected. Then, by combining the theory of high-gain observers and that of prescribed performance, the problem of state synchronization for high-order systems is solved, while finally the system under the existence of multiple leaders and high-order nonlinear followers is considered.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα του κατανεμημένου έλεγχου μη γραμμικών Π.Ε.Π.Ε. πολυπρακτορικών συστημάτων που αποτελούνται από ένα πλήθος πρακτόρων - ακολούθων και έναν ή πολλούς πράκτορες - ηγέτες. Κύριος στόχος της αποτελεί την ανάπτυξη καινοτόμων σχημάτων ελέγχου που εντάσσονται στο ευρύτερο πλαίσιο της μεθοδολογίας προδιαγεγραμμένης απόκρισης. Συγκεκριμένα, αρχικά προτείνεται ελεγκτής που επιλύει το πρόβλημα του συγχρονισμού εξόδου σε συστήματα ανώτερης τάξης με κατευθυνόμενο γράφο επικοινωνίας επιβάλλοντας προαποφασισμένα χαρακτηριστικά σύγκλισης, όσον αφορά τον ελάχιστον χρόνο σύγκλισης καθώς και το μέγιστο σφάλμα στη μόνιμη κατάσταση. Εν συνεχεία, ενσωματώνοντας σε κάθε έναν ακόλουθο έναν εκτιμητή ταχύτητας προδιαγεγραμμένης απόκρισης επιτυγχάνεται συγχρονισμός ολόκληρου του διανύσματος κατάστασης του ακόλουθου με εκείνο του ηγέτη για συστήματα υψηλής τάξης και σχετικού βαθμού δύο με την επικοινωνία να περιγράφεται από έναν κατευθυνόμενο γράφο επικοινωνίας, ενώ γίνεται ειδική αναφορά στα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται όταν ο γράφος είναι μη κατευθυνόμενος. Κατόπιν, συνδυάζοντας τη θεωρία παρατηρητών υψηλού κέρδους και αυτή της προδιαγεγραμμένης απόκρισης, επιλύεται το πρόβλημα του συγχρονισμού κατάστασης για συστήματα υψηλής τάξης, ενώ τέλος εξετάζεται το πολυπρακτορικό σύστημα με την παρουσία πολλαπλών ηγετών με τους ακόλουθους να περιγράφονται από υψηλής τάξης μη γραμμικές διαφορικές εξισώσεις.