[論文レビュー] Adaptive Leader-Following Consensus for a Class of Nonlinear Multi-Agent Systems with Jointly Connected Switching Networks

Wei Liu, Jie Huang|arXiv (Cornell University)|Jan 26, 2016

Distributed Control Multi-Agent Systems被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、共同で接続されたスイッチングネットワーク下で線形パrameter化された不確実性を有する非線形多エージェントシステムにおけるリーダー準拠コンセンサスのための分散適応制御則を提案する。熟練の等価原理と適応分散観測器を組み合わせることで、グローバル収束を保証し、Van der Polオシレーターの同期により実証される。

ABSTRACT

This paper studies the leader-following consensus problem for a class of nonlinear multi-agent systems with linearly parameterized uncertainty subject to jointly connected switching networks. To deal with the jointly connected switching networks, a distributed adaptive control law utilizing certainty equivalence principle and the adaptive distributed observer is developed. Global convergence of the closed-loop system is established. The design procedure is illustrated by a leader-following consensus problem for a group of Van der Pol oscillators.

研究の動機と目的

• スイッチングネットワークトポロジー下で不確実なダイナミクスを有する非線形多エージェントシステムにおけるリーダー準拠コンセンサス問題に対処する。
• 常に接続が保たれない時間変動的かつ共同で接続された通信ネットワークの課題を克服する。
• グローバルネットワーク知識を必要としない、システムの不確実性に適応する分散制御則を開発する。
• スイッチングネットワーク接続性が存在する中でも、グローバル漸近的安定性およびコンセンサス収束を保証する。
• 非線形ベンチマーク系としてのVan der Polオシレーターを用いて、手法を検証する。

提案手法

• エージェントのダイナミクスにおける線形パrameter化された不確実性を扱うために、熟練の等価原理に基づく分散適応制御則を設計する。
• 隣接エージェントからのローカル情報のみを用いてリーダーの状態を推定する適応分散観測器を導入する。
• 時間間隔におけるグラフの和集合が共同で接続されるスイッチングネットワークトポロジーの仮定を用いることで、情報伝達を保証する。
• 提案された制御則および観測器則の下で、閉ループ系のグローバル収束を証明するためのリャプノフ関数を構築する。
• 中央集権的連携に依存せずに、観測器と制御則を分散的に統合する。
• 理論的結果の妥当性を検証するために、Van der Polオシレーターの群にフレームワークを適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間とともに変化するスイッチングネットワークトポロジーで、かつ接続が常に保たれない状況下で、非線形多エージェントシステムにおけるリーダー準拠コンセンサスはどのように達成可能か？
• RQ2 スイッチングトポロジー下でもコンセンサスを維持しつつ、未知のシステムパラメータに分散的に適応する制御戦略は何か？
• RQ3 グローバルネットワーク情報が得られない状況でも、分散観測器はリーダーの状態を効果的に推定できるか？
• RQ4 パrametric不確実性およびスイッチングネットワークが存在する中で、コンセンサス誤差のグローバル収束を保証する条件は何か？
• RQ5 提案手法は、Van der Polオシレーターのような非線形ベンチマーク系において、どのように性能を発揮するか？

主な発見

• 提案された適応制御および観測器設計により、共同で接続されたスイッチングネットワーク下で、多エージェント系のグローバル漸近的コンセンサスが達成される。
• 制御則は、ローカル情報および隣接エージェントの測定値のみを用いて、未知の線形パrameter化された不確実性に適応する。
• 分散観測器は、リアルタイムでリーダーの状態を効果的に推定でき、有効なフィードバック制御を可能にする。
• リャプノフベースの安定性解析を用いて、閉ループ系のグローバル収束が厳密に証明される。
• 本手法は、Van der Polオシレーターの群に適用され、スイッチングトポロジー下でも効果的な同期を示した。
• 本手法は、ネットワークのスイッチングパターンや任意の時点でのグローバル接続性の知識を必要とせず、コンセンサスを達成する。