شماره مدرك
20970
شماره راهنما
18009
پديد آورنده
عليخاني دهقي، ثنا
عنوان
كنترل ادراك آگاه سيستمهاي چندعاملي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
كنترل
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
يازده، 112ص. : مصور، نمودار
توصيفگر ها
سيستمهاي چندعاملي , كنترل ادراك آگاه , كنترل تحملپذير عيب , عملگر مجازي تطبيقي , سامانههاي غيرخطي افاين , آرايش رهبرـ پيرو
تاريخ ورود اطلاعات
1405/01/27
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/01/30
كد ايرانداك
23214349
چكيده فارسي
در اين پاياننامه، مسئله كنترل ادراك آگاه براي يك كلاس از سيستمهاي غيرخطي افاين و تعميم آن به يك سامانه چندعاملي با ساختار رهبرـ پيرو مورد مطالعه قرار ميگيرد. كنترل ادراك آگاه در سيستمهاي چندعاملي به يكي از موضوعات مهم و پركاربرد در حوزههاي مختلف مهندسي برق و كامپيوتر تبديل شده است. اين رويكرد با هدف بهبود تعامل و همكاري بين عاملها و پاسخگويي هوشمندانه به محيطهاي پويا به ويژه در حضور عيوب مختلف و اغتشاش طراحي شده است. انگيزه اصلي كار از اين واقعيت ناشي ميشود كه در سامانههاي چندعاملي عملي (رباتيك، هوافضا، شبكههاي صنعتي و …) بروز عيوب مختلف به ويژه در عملگرها و اغتشاشات ميتواند منجر به تضعيف شديد عملكرد، از دسترفتن رديابي مرجع و فروپاشي آرايش گروهي شود، در حاليكه روشهاي كلاسيك كنترل متمركز و بسياري از طرحهاي FTC موجود، يا نيازمند تغيير و بازطراحي مكرر كنترلكننده هستند، يا به شدت به دقت واحد تشخيص و جداسازي عيب وابستهاند. در اين پاياننامه، يك چارچوب كنترلي با تكيه بر ايده كنترل ادراك آگاه ارائه ميشود كه به عنوان يك لايه تصميم گيري عمل كرده و عامل با تحليل اطلاعات، تصميم ميگيرد كه چه ساختار كنترلي اتخاذ شود. در اين رويكرد هر عامل، بر اساس ادراك محلي خود، قادر باشد وضعيت سيستم و تغييرات محيطي را در سطح ديناميك داخلي درك و ساختار كنترلي مناسب را به منظور حفظ عملكرد سيستم پس از رخداد عيب بدون نياز به بازتعريف ساختار قانون كنترل، در قالب يك عملگر مجازي تطبيقي انتخاب و جبران كند. هدف از طراحي عملگر مجازي تطبيقي آن است كه با پنهانسازي عيب از ديد كنترلكننده نامي، سامانه همچنان مانند حالت نامي رفتار نمايد. در گام نخست، براي سيستم تك عاملي غيرخطي افاين با بهره ورودي غيرخطي، يك كنترلكننده نامي رديابي طراحي و سپس بر اساس ادراك عامل براي اتخاذ يك الگوريتم جديد، با افزودن عملگر مجازي تطبيقي، طرح كنترل تحملپذير عيب به صورت فعال و بدون نياز به FDI صريح توسعه داده ميشود. تحليل پايداري مبتني بر توابع لياپانوف نشان ميدهد كه در حضور عيب عملگر و عيب جمعشونده با ورودي به همراه اغتشاش، خطاي رديابي به ناحيهاي دلخواه كوچك در اطراف صفر همگرا شده و پايداري داخلي سيستم حفظ ميشود. در گام بعدي، همين سازوكار به سطح سيستم چندعاملي رهبرـ پيرو تعميم مييابد. به گونهاي كه هر عامل پيرو مجهز به يك كنترلكننده محلي ادراك آگاه تحملپذير عيب است و در صورت بروز عيوب و اغتشاشات در يكي از عاملها يا تمامي عاملها، عملگر مجازي بازپيكربندي شده و قانون كنترل نامي دست نخورده باقي ميماند. نتايج شبيهسازي عددي براي سناريوهاي تك عاملي و چندعاملي نشان ميدهند كه روش پيشنهادي، منجر به افزايش انعطاف پذيري، قابليت تصميم گيري و پايداري سيستم در مواجهه با شرايط غيرعادي ميشود و ضمن حذف خطاي ماندگار و حفظ رديابي مرجع، قادر است تا آرايش رهبرـ پيرو را در حضور عيوب و اغتشاشات حفظ كند و در عين حال، از نظر پيچيدگي محاسباتي، براي پيادهسازي عملي روي سامانههاي چندعاملي مناسب باشد.
چكيده انگليسي
In this thesis, the problem of perception-aware control for a class of nonlinear affine systems and its generalization to a multi-agent system with a leader-follower structure is investigated. Perception-aware control in multi-agent systems has become one of the most significant and widely applied topics in the fields of electrical and computer engineering. This approach is designed with the objective of enhancing interaction and cooperation between agents and providing intelligent responses to dynamic environments, particularly in the presence of various faults and disturbances. The primary motivation of this work stems from the fact that in practical multi-agent systems (robotics, aerospace, industrial networks, etc.), the occurrence of various actuator faults and disturbances can lead to severe performance degradation, loss of reference tracking, and the collapse of group formation. Meanwhile, classical centralized control methods and many existing Fault-Tolerant Control (FTC) methods either require frequent controller redesign or are strictly dependent on the accuracy of the Fault Detection and Isolation (FDI) unit. In this thesis, a control framework based on the concept of perception-aware control is presented, acting as a decision-making layer. Within this framework, each agent, based on its local perception, is capable of perceiving the system state and environmental changes at the internal dynamics level. It then selects and compensates for the appropriate control structure to maintain system performance after a fault occurrence, without needing to redefine the control law structure, via an adaptive virtual actuator. This is achieved by hiding the fault from the perspective of the nominal controller, allowing the system to continue behaving as it would in its nominal state. In the first step, a nominal tracking controller is designed for a single-agent nonlinear affine system with nonlinear input gain. Subsequently, based on the agentʹs perception to switch, change and adopt a new algorithm, an active fault-tolerant control methode is developed by adding an adaptive virtual actuator without the need for FDI. Lyapunov-based stability analysis demonstrates that in the presence of actuator faults and additive actuator fault and disturbances, the tracking error converges to an arbitrarily small neighbourhood of zero, and the systemʹs internal stability is maintained. In the next step, this mechanism is generalized to the leader-follower multi-agent system level. Accordingly, each follower agent is equipped with a local perception-aware fault-tolerant controller. In the event of actuator faults and disturbances in one or all agents, the virtual actuator is reconfigured while the nominal control law remains untouched. Numerical simulation results for both single-agent and multi-agent scenarios indicate that the proposed method leads to increased resilience, decision-making capability, and system stability when facing abnormal conditions. Furthermore, while eliminating steady-state error and maintaining reference tracking, the method is capable of preserving the leader-follower formation in the presence of actuator faults and disturbances, while remaining suitable for practical implementation on multi-agent systems in terms of computational complexity.
استاد راهنما
فريد شيخ الاسلام
استاد داور
ايمان ايزدي نجف آبادي , جواد عسگري مارناني