توصيفگر ها :
آرايش بندي چندعاملي , پايداري لياپانوف , عامل دوانتگرالگير , اكسترممياب باياسدار , معماري مرزي-مياني
چكيده فارسي :
اين پاياننامه به هدايت و آرايشبندي گروهي از عاملها پيرامون منبعي نامعلوم در محيطهاي فاقد موقعيتياب جهاني ميپردازد؛ وضعيتي كه تنها اندازهگيري سيگنال ميدان در دسترس است. هدف، دستيابي همزمان به استقرار پايدار بر نقطه بيشينه ميدان و نگهداشت شكل هندسي مدنظر است. رويكرد بر معماري «مرزي–مياني» استوار است: عوامل مرزي با قانون اكسترمميابي باياسدار به سوي منبع هدايت ميشوند و عوامل مياني با قوانين مبتني بر همسايگي، آرايش را پايدار نگه ميدارند. در گام پايه، براي يك عامل داراي ديناميك دو انتگرالگير، قانون اكسترمميابي باياسدار همراه با جبرانساز پيشفاز/پسفاز طراحي و تحليل ميشود؛ سپس چارچوب به حالت چندعاملي تكانتگرالگير و دو انتگرالگير تعميم مييابد. با بهرهگيري از ميانگينگيري و تابع لياپانوف، شرايط كافي براي پايداري نمايي سيستم استخراج ميشود. همچنين روابط روشني ميان پارامترهاي باياس و ويژگيهاي هندسي آرايش (مانند ميرايي و فاز) و نيز قيود پيادهسازي بر بهره، صفر و قطبهاي جبرانساز بهدست ميآيد. شبيهسازيها نشان ميدهد كه با تبادل حداقلي اطلاعات و بدون نياز به مختصات منبع، عوامل بهصورت پايدار پيرامون نقطه بيشينه مستقر ميشوند و آرايشهاي دايره، خط، مارپيچ و دوخطي با شعاع قابلتنظيم و رفتار گذراي نرم حاصل ميشود.
چكيده انگليسي :
This thesis addresses the guidance and formation control of a group of agents around an unknown source in GPS-denied environments, where only field signal measurements are available. The objective is to achieve both stable convergence to the maximum point of the field and the preservation of a desired geometric formation. The proposed framework is based on a “boundary–interior” architecture: boundary agents are guided toward the source via a biased extremum-seeking law, while interior agents maintain the formation using neighborhood-based control rules.
As a foundation, for a single double-integrator agent, a biased extremum-seeking law combined with a lead–lag compensator is designed and analyzed; the framework is then extended to multi-agent systems with both single- and double-integrator dynamics. By employing averaging theory and Lyapunov functions, sufficient conditions for exponential stability are derived, including the spectral requirement that “the largest eigenvalue of the symmetric part of the interaction matrix must be negative.” Clear mappings are also established between bias parameters and geometric properties of the formation (such as damping and phase), as well as practical constraints on the gain, zero, and poles of the compensator.
Simulation results demonstrate that, with minimal information exchange and without requiring source coordinates, the agents stably converge around the maximum point, yielding circular, linear, spiral, and double-line formations with adjustable radii and smooth transient responses.