Το πρόβλημα consensus παρουσία εμποδίων με χρήση διακοπτικού μηχανισμού αλλαγής κέρδους

Τσίτος, Αθανάσιος Χριστόφορος; Tsitos, Athanasios Christoforos

dc.contributor.author	Τσίτος, Αθανάσιος Χριστόφορος	el
dc.contributor.author	Tsitos, Athanasios Christoforos	en
dc.date.accessioned	2018-12-06T09:22:12Z
dc.date.available	2018-12-06T09:22:12Z
dc.date.issued	2018-12-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48213
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16231
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πολυπρακτορικά συστήματα	el
dc.subject	Προβλήματα ομοφωνίας	el
dc.subject	Multi-agent systems	en
dc.subject	Consensus problem	en
dc.subject	Communication graph	en
dc.subject	Connectivity maintenance	en
dc.subject	Collision avoidance	en
dc.title	Το πρόβλημα consensus παρουσία εμποδίων με χρήση διακοπτικού μηχανισμού αλλαγής κέρδους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/989f7eb5ce955dbf96b4eebf1ff0aaec33f7e858
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-22
heal.abstract	Στόχος αυτής της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός κατανεμημένου αλγορίθμου για ένα σύνολο από δυναμικά συστήματα στα οποία υπάρχει ένας leader. Ο τελικός σκοπός των πρακτόρων είναι να πετύχουν προσεγγιστικό consensus γύρω από ένα προκαθορισμένο σημείο αναφοράς(set point). Υποθέτουμε την ύπαρξη στατικών εμποδίων στον χώρο κίνησης των πρακτόρων καθώς και ότι το set point βρίσκεται αρκετά μακριά από τα εμπόδια. Στην συνέχεια, θεωρούμε πως υπάρχει ένα στατικό μοντέλο επικοινωνίας το οποίο πρόκειται για γεννητικό δέντρο (spanning tree) και προκύπτει με βάση τις αρχικές αποστάσεις των πρακτόρων. Οι πράκτορες προσπαθούν να έρθουν κοντά και να διατηρήσουν το αρχικό μοντέλο επικοινωνίας ενώ παράλληλα αποφεύγουν τις συγκρούσεις με τα εμπόδια και τους υπόλοιπους πράκτορες. Ο leader έχει ως επιπρόσθετο στόχο να φτάσει σε μια γειτονιά του set point. Τα συστήματα μοντελοποιούνται με απλούς ολοκληρωτές, ενώ για την εξαγωγή των σημάτων εισόδου χρησιμοποιούνται τέσσερα δυναμικά. Το πρώτο δυναμικό έχει ως στόχο να έρθουν κοντά οι πράκτορες, διατηρώντας παράλληλα την επικοινωνία με τους γείτονες, ενώ το δεύτερο αφορά την διατήρηση της συνεκτικότητας με βάση τις θέσεις των εμποδίων στον χώρο. Το τρίτο δυναμικό αφορά την αποφυγή συγκρούσεων ενώ το τέταρτο έχει ως στόχο να φτάσει ο leader σε κάποιο προκαθορισμένο σημείο του χώρου. Οι πράκτορες τείνουν στα τοπικά ελάχιστα του συνολικού δυναμικού, το οποίο προκύπτει ως άθροισμα των τεσσάρων προαναφερθέντων. Είναι προφανές, όμως, πως υπάρχουν πολλά τοπικά ελάχιστα. Στόχος είναι η επιλογή του ελαχίστου στο οποίο ο leader βρίσκεται αρκετά κοντά στο set point. Αυτό επιτυγχάνεται με έναν διακοπτικό αλγόριθμο σύμφωνα με τον οποίο, εφόσον συμβούν συγκεκριμένα γεγονότα (event-based algorithm), ο leader αυξάνει με κατανεμημένο τρόπο το συντελεστή βάρους του τέταρτου δυναμικού έως ότου αυτός φτάσει σε γειτονιά γύρω από το set point. Με αυτόν τον τρόπο, οι πράκτορες καταφέρνουν να πετύχουν προσεγγιστικό consensus με ταυτόχρονη διατήρηση του αρχικού μοντέλου επικοινωνίας και παράλληλη αποφυγή συγκρούσεων τόσο μεταξύ τους όσο και με τα εμπόδια.	el
heal.abstract	This diploma thesis aims to develop a distributed control algorithm for multi-agent systems in the presence of a leader. The main goal of the agents is to achieve approximate consensus close to a predetermined set point. Static obstacles are considered in the space of agent motion and we assume that the set point lies far away from the obstacles. Furthermore, we claim that a static communication network exists, which is supposed to be a spanning tree and is created based on the initial distances of the agents. The agents aim to get close to one another and to maintain the initial communication network topology while they try to avoid collision not only with the obstacles but also with themselves. The leader has an additional goal, which is to arrive at a neighbourhood of the set point and remain therein for all time after. The systems are being modelled using simple integrators while four potential functions are employed for the derivation of the control inputs. The first one aims to bringing the agents close to one another while maintaining the communication with the neighbours. The second one is about connectivity maintenance in the presence of the obstacles. The third one guarantees collision avoidance while the fourth one pertains to the leader and its goal of reaching the set point. The agents tend to the local minima of the overall Lyapunov function which is the sum of the above mentioned functions. However, it is obvious that several local minima exist. Our main objective is the agents to get to the minima in which the leader has reached the set point or is very close to it. This can be achieved using an event-based switching algorithm according to which the leader increases the weight of the fourth potential function in a distributed way until he gets to a neighbourhood of the set point. In this way, approximate consensus is achievable while the agents maintain the connectivity and avoid any collision. Moreover, a theoretical proof of the algorithm convergence is presented which is based on the Lyapunov's and LaSalle's Theorems. Lastly, the multi-agent system is simulated in the Matlab environment and the results of these simulations verify the theoretical analysis.	en
heal.advisorName	Ψυλλάκης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Τζαφέστας, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Παπαβασιλόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ψυλλάκης, Χαράλαμπος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Σημάτων, Ελέγχου και Ρομποτικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	93 σ.
heal.fullTextAvailability	true