توصيفگر ها :
مكان‌يابي تصادفي منبع , كنترل اكسترمم‌ياب , عامل غيرهولونوميك , قضيه‌ي معدل‌گيري تصادفي
چكيده فارسي :
كنترل عامل‌هاي خودكار براي رسيدن به يك نقطه‌ي مشخص يكي از حوزه‌هاي تحقيقاتي فعال در كنترل است. در اين عامل‌ها عموماً سيستم كنترل با پردازش اطلاعات به دست آمده از دستگاه‌هاي مكان‌ياب، مسير مناسب براي رسيدن به مكان مطلوب را شناسايي مي‌كند. در برخي كاربرد‌ها به دليل عدم دسترسي به سيستم مكان‌يابي جهاني، مسئله‌ي كنترل عامل‌هاي خودكار براي رسيدن به مكان مطلوب، بدون استفاده از دستگاه مكان‌ياب، يكي از موضوعات مورد توجه بوده است. در مسئله‌ي مكان‌يابي فرض مي‌شود كه عامل در يك ميدان سيگنال با توزيع نامشخص قرار دارد و شدت اين سيگنال در منبع بيشينه است و با دور شدن از منبع كاهش مي‌يابد. اگر يك حسگر بتواند به درستي سيگنال منبع را اندازه‌گيري كند، با يافتن مكاني كه در آن سيگنال بيشينه است، مي‌توان به منبع رسيد و مسئله‌ي مكان‌يابي را به يك مسئله‌ي بهينه‌سازي تبديل كرد. كنترل اكسترمم‌ياب به عنوان يك الگوريتم غيرمبتني بر مدل، ابزار قدرتمندي براي بهنيه‌سازي سيستم‌هايي است كه مدل آن‌ها را نداريم، بنابراين مي‌توان از كنترل اكسترمم‌ياب براي مسئله‌ي مكان‌يابي استفاده كرد. كنترل اكسترمم‌ياب ساختارهاي متفاوتي از جمله گرادياني و كران‌دار دارد كه اين دو، از ساختارهاي پايه‌اي ارائه شده براي كنترل اكسترمم‌ياب هستند. در اين پژوهش، مكان‌يابي غيرهولونوميك منبع در فضاي سه‌بعدي مورد نظر است. اين عامل داراي سه ورودي سرعت انتقالي، سرعت زاويهاي چرخش و سرعت زاويهاي پيچش است. مكان‌يابي موردنظر به دو صورت معين و تصادفي انجام مي‌شود. اخيرا در حوزه‌ي معين ساختاري معرفي شده است كه با توجه به شباهت بين ديناميك عامل غيرهولونوميك و اكسترمم‌ياب كران‌دار توانسته است مكان‌يابي بدون حضور سيگنال‌هاي تحريك خارجي، معرفي كند كه با كنترل سرعت‌هاي زاويهاي چرخش و پيچش عامل غيرهولونوميك را به منبع هدايت كند. در اين پژوهش دو ساختار جديد معرفي مي‌شوند كه در يكي سرعت زاويهاي پيچش و در ديگري سرعت انتقالي تنظيم مي‌شود. البته در كنار سرعت انتقالي مي‌توان يكي از سرعت‌هاي زاويهاي چرخش يا پيچش و يا هر دوي آن‌ها را كنترل كرد كه موجب مي‌شود عامل سريع‌تر به منبع برسد. در اين ساختارها نيز سيگنال‌هاي تحريك خارجي وجود ندارند و همچنين لازم به ذكر است كه ماتريس هسيان در ساختارهايي كه سرعت انتقالي تنظيم مي‌شود، به‌صورت كلي تعريف مي‌شود و در ساختاري كه سرعت زاويهاي پيچش تنظيم مي‌شود، ماتريس هسيان به صورت غيرقطري فرض مي‌شود. تحليل پايداري اين ساختارها توسط قضيه‌ي معدل‌گيري انجام مي‌شود. در ادامه متناظر با ساختارهاي مكان‌يابي معرفي شده در حوزه‌ي معين، سه مكان‌ياب تصادفي پيشنهاد مي‌شود كه در اولي سرعت‌هاي زاويهاي چرخش و پيچش، در دومي سرعت زاويهاي پيچش و در سومي سرعت انتقالي تنظيم مي‌شوند. مانند حوزه‌ي معين در كنار سرعت انتقالي مي‌توان يكي از سرعت‌هاي زاويهاي چرخش يا پيچش و يا هر دوي آن‌ها را كنترل كرد كه موجب مي‌شود عامل سريع‌تر به منبع برسد. مزيت مكان‌ياب تصادفي اين است كه حركت عامل براي يك دنبال‌كننده‌ي احتمالي، غيرقابل پيش‌بيني است. براي تحليل پايداري اين ساختارها از قضيه‌ي معدل‌گيري تصادفي استفاده شده است.
چكيده انگليسي :
One of the active areas of research in control engineering is to control autonomous agents to reach a certain point or a source. As a general rule, the control system of these agents processes the information from the location devices to identify an appropriate path for reaching the desired location. Since some applications lack access to a Global Positioning System (GPS), controlling autonomous agents to reach specific locations without GPS has been one approach for reaching a particular point. When the source localization problem is investigated, it is assumed the agent is in a signal field with an unspecified distribution originated by the source, and the signal intensity is highest at the source and decreases as it moves away from the source, hence source localization problem can be treated as an optimization problem. As a non-model algorithm, extremum seeking control is an effective method for optimizing systems for which we do not have a model, hence it can be utilized to solve problems of source localization. Extremum seeking control provides a variety of structures, mainly gradient structure and bounded update rates structure. In this study, nonholonomic source localization in 3-D space is investigated. The nonholonomic agent has three inputs: surge velocity, the azimuthal angular velocity and the polar angular velocity. Source localization is done in two ways: deterministic and stochastic. Recently, a source localization system has been developed which uses the similarity between the dynamics of a nonholonomic agent and its extremum seeking structure to emit external excitation signals, with this goal in mind, our research presents two new structures in deterministic case, one that regulates the polar angular velocity and another that controls the surge velocity. In the surge velocity structure, one can also control the azimuthal angular velocity, polar angular velocity or both along with the surge velocity, which allows the agent to reach the source faster. There are no external excitation signals in these structures. To analyze the stability of these structures, the averaging theorem is used. In stochastic case, three structures are presented, the first one adjusts the azimuthal angular velocity and polar angular velocity, the second one adjusts polar angular velocity, and the third one adjusts surge velocity. Similarly with a deterministic case, in surge velocity structure, the azimuthal angular velocity, polar angular velocity or both can be controlled along with the surge velocity, allowing the agent to reach the source more quickly. The advantage of stochastic source localization is that the agentʹs motion is unpredictable for a potential follower. Additionally stochastic averaging has been utilized to analyze the stability of these stochastic source localization structures.
