Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Danesh,Eman Ezadi
محمد دانش (استاد راهنما) ایمان ایزدی نجف آبادی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Parsa
محسن پارسا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

Containment Control of Uncertain Multi-agent Systems with Dynamic Leaders and Time-delay
Containment control problem can be categorized into static and dynamic leader scenarios while dynamic leader containment control problems are less developed. Based on the literature, most researches in dynamic leader containment control problems while considering bounded reference inputs and leaders’ states, have utilized protocols based on non-smooth functions. However, in addition to the limitation of bounded reference inputs and leaders’ states, utilizing non-smooth protocols can result problems such as chattering, large control signals and also undamped oscillations especially in the presence of time-delay. Therefore, in this dissertation in order to avoid the mentioned problems, it is assumed that the leaders’ reference inputs are polynomial-type signals with finite and known degree. Based on this, smooth proportional-integral type protocols with one or nested integrals are applied to provide the preliminaries to avoid the mentioned limitations and deficiencies of non-smooth protocols. Since time-delay in receiving/processing of the data has major influences on performance and stability of the multi-agent systems, in this dissertation time-delays are considered. First of all, the proportional-integral type protocol in multi-agent systems with certain integral-type dynamics and constant homogenous input time-delays are studied. Thereafter, utilizing the proportional-integral type protocol containment control problem in multi-agent systems with different dynamics such as canonical controllable type, general linear type and nonlinear type with Lipschitz nonlinearity in the presence of heterogonous matched uncertainties and considering homogenous constant and time-varying delays in input and communication, are investigated. In this dissertation, assuming the multi-agent system in the steady-state condition, switch in the communication graph is considered. Finally, considering all the mentioned assumptions and goals, appropriate Lyapunov-Krasovskii Functional are defined and utilizing them some Linear Matrix Inequalities (LMIs) are extracted. Solving these LMIs, suitable gains of the proportional-integral type protocol for achieving zero containment error with expected convergence rate, are attained. In this dissertation, some numerical simulations are given to verify the theoretical analysis. Keywords: Multi-agent systems, Containment control, Dynamic leaders, Uncertainty, Time-delay, Proportional-Integral controller
مسأله کنترل مهار را می­توان به دو بخش پیروی از رهبرهای ایستا و رهبرهای پویا دسته­بندی کرد که در این میان مسأله­ی کنترل مهار با رهبرهای پویا، کمتر توسعه داده شده است. با مروری بر تاریخچه دیده می­شود که در بسیاری از تحقیقات در زمینه کنترل مهار با رهبرهای پویا، اغلب با اعمال فرض محدود بودن ورودی مرجع و متغیر حالت رهبرها از توابع ناهموار مانند تابع علامت در پروتکل کنترلی پیروها برای حل مسأله مهار استفاده می­گردد. اما علاوه بر اعمال فرض محدود بودن ورودی مرجع و متغیر حالت رهبرها، استفاده از پروتکل­های مبتنی بر توابع ناهموار می­تواند منجر به مشکلاتی مانند چَترینگ، تولید سیگنال­های کنترلی بزرگ و همچنین بروز نوسانات نامیرا در صورت وجود تأخیر زمانی، در پیروها گردد. از این­رو در این رساله برای اجتناب از محدودیت­ها و مشکلات ذکر شده، ورودی مرجع رهبرها از جنس توابع چندجمله­ای با مرتبه محدود و معین فرض می­شود. بر این اساس امکان استفاده از پروتکل هموار از جنس تناسبی-انتگرالی با وجود یک یا چند انتگرال پی­درپی، ایجاد و در نتیجه آن امکان حذف محدودیت­ها و اثرات نامطلوب پروتکل­های ناهموار فراهم می­گردد. از سوی دیگر، به دلیل تاثیر زیاد تأخیر زمانی در دریافت و/یا پردازش اطلاعات بر عملکرد و پایداری سیستم چندعاملی، در این رساله تأخیر زمانی در نظر گرفته می­شود. در ابتدا عملکرد پروتکل تناسبی-انتگرالی روی سیستم­های چندعاملی با دینامیک­های انتگرالی بدون عدم قطعیت و با وجود تأخیر زمانی ثابت و همگن در ورودی بررسی می­شود. در ادامه با استفاده پروتکل تناسبی-انتگرالی کنترل مهار در سیستم­های چندعاملی با دینامیک مختلف کانونی کنترل­پذیر، دینامیک خطی و غیرخطی به فرم لیپشیتز و با وجود عدم قطعیت ناهمگن و تطبیق­یافته و همچنین وجود تأخیر زمانی همگن به صورت ثابت و متغیر با زمان در ورودی و ارتباط، بررسی می­شود. در این رساله با فرض قرار داشتن سیستم چندعاملی در حالت ماندگار، امکان سوییچ در گراف ارتباطات لحاظ می­گردد. سپس با اعمال مفروضات و اهداف مورد نظر، تابعی­ لیاپانوف-کراسفسکی مناسب تعریف شده و به کمک آن­ها نامساوی­های ماتریسی خطی­­ استخراج می­گردد. از حل این نامساوی­های ماتریسی ضرایب کنترل­کننده تناسبی-انتگرالی برای رسیدن به خطای مهار صفر با نرخ همگرایی مطلوب، به­دست می­آیند. در این رساله تعدادی شبیه­سازی عددی برای بررسی نتایج تئوری ارایه شده است. واژه ­ های کلیدی : 1- سیستم­های چندعاملی، 2- کنترل مهار، 3- رهبرهای پویا، 4- عدم­قطعیت 5- تأخیر زمانی 6- کنترل­­کننده­ تناسبی-انتگرالی

تحت نظارت وف ایرانی