Reglerentwurf zur Synchronisierung linearer heterogener Multi-Agenten-Systeme

Von:

Saman Khodaverdian

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Seit einigen Jahren hält die kooperative Regelung vernetzter dynamischer Systeme immer mehr Einzug in den Fokus der regelungstechnischen Forschung. Hierbei spielt die Synchronisierung solcher sogenannten Multi-Agenten-Systeme eine wichtige Rolle. Die vorliegende Arbeit widmet sich primär dem Entwurf verteilter Regler zur Synchronisierung heterogener Agenten, also von Systemen mit unterschiedlicher Dynamik. Unter der Annahme, dass die Agenten untereinander kommunizieren und Informationen austauschen können, werden sowohl Bedingungen als auch Entwurfsverfahren zur Erzeugung eines kollektiven Wunschverhaltens präsentiert. Eine hervorzuhebende Eigenschaft der hergeleiteten Lösungen besteht darin, dass der Reglerentwurf für jeden Agenten lokal erfolgt und keine globalen Informationen über andere Agenten oder das Netzwerk benötigt werden. Grundlegend für die Synchronisierbarkeit der Agenten ist die Existenz eines inneren Modells, d.h. einer identischen Teildynamik innerhalb der Dynamik der einzelnen Agenten. Für Agenten, die ein inneres Modell besitzen, wird eine Regelungsstrategie präsentiert, die einen Teil der Agentenzustände in einen bestimmten asynchronen Zustand versetzt, um so eine angestrebte synchrone Ausgangstrajektorie zu erzeugen. Außerdem wird der Fall vollständig heterogener Agenten betrachtet, die kein inneres Modell teilen. Für diese Systemklasse wird ein parametrisches Entwurfsverfahren zur Erzeugung eines inneren Modells bzw. einer Wunschdynamik vorgestellt und hierauf aufbauend der Synchronisierungsregler entworfen. Durch eine geeignete Transformation wird das Synchronisierungsproblem heterogener Agenten auf ein Synchronisierungsproblem homogener, d.h. identischer, Teilsysteme zurückgeführt. Die Synchronisierung homogener Agenten stellt somit eine wichtige Grundlage dar. Es wird gezeigt, dass das Synchronisierungsproblem homogener Agenten in ein simultanes Stabilisierungsproblem umgewandelt und mit bekannten Methoden aus der Regelungstechnik gelöst werden kann. In diesem Zusammenhang werden zum einen bestehende Synchronisierungsansätze weiterentwickelt und zum anderen neue Lösungsansätze vorgestellt.