Formationsregelung von Multiagentensystemen auf der Basis von Kontinuumsmodellen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Meurer
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266006167

Dieses Projekt entwickelt neue Verfahren zur dezentralen Formationsplanung und Formationsregelung von vernetzten Multiagentensystemen auf der Basis von Kontinuumsmodellen. Dazu wird im Gegensatz zum klassischen diskreten Ansatz, in dem sich die dynamischen Eigenschaften des Multiagentensystems durch die Spezifikation der Kommunikationstopologie und der relativen Gewichtung der Informationsanteile ergeben, die Dynamik des Gesamtsystems in kontinuierlich Form durch partielle (Integro-) Differenzialgleichungen a priori eingeprägt. Abweichend von der Eulerschen Betrachtungsweise, die auf orts- und zeitvarianten Dichteverteilungen basiert, erfolgt dabei direkt eine Formulierung in Positions- bzw. Geschwindigkeitsvektoren, wobei die unabhängige Ortskoordinate als kontinuierlicher Kommunikationspfad aufgefasst wird. Diese verteilt-parametrische Beschreibung eines Multiagentenkontinuums dient als Basis für den Regelungsentwurf mit dem Ziel, kollisionsfrei Übergänge zwischen gewünschten Formationsprofilen entlang vorgebener Transitionspfade zu erzielen. Hierzu werden die Erweiterung und die geeignete Kombination flachheitsbasierter Methoden zur Trajektorienplanung und -vorsteuerung sowie Backstepping-basierte Ansätze zur Stabilisierung des Folgefehlersystems für partielle (Integro-) Differenzialgleichungen im Mittelpunkt der methodischen Entwicklungen stehen. Insbesondere impliziert die Verwendung von Kontinuumsmodellen eine Unabhängigkeit von der eigentlichen Kommunikationstopologie. Diese wird durch geeignete Diskretisierungsverfahren eingeprägt und damit neben der Wahl des Kontinuumsmodells als zweiter Freiheitsgrad zur Umsetzung des Entwurfsergebnisses in der diskreten Darstellung der verkoppelten Einzelagenten genutzt. Die entwickelten Methoden sollen im Projektverlauf sowohl anhand von Simulationsstudien für Netzwerke bzw. Schwärme interagierender Aktoren bzw. Sensoren als auch anhand experimenteller Studien für ein Netzwerk mobiler Kleinroboter evaluiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen