Self-organization in networked control systems

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jan Lunze
• Subject Area: Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics
• Term: from 2015 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 269706131

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

Ziel dieses Projektes war die Entwicklung einer Methodik für vernetzte Regelungssysteme, bei der die Teilregler anhand von lokal verfügbarer Modell- und Messinformationen entscheiden, welche Informationen und Kommunikationsverbindungen sie im aktuellen Systemzustand nutzen müssen, um eine bestimmte Regelgüte zu gewährleisten. Entscheidend für den Projekterfolg war das Ableiten lokal anwendbarer Regeln, die den Auf- bzw. Abbau von Kommunikationsverbindungen mit der zu erreichenden Regelgüte verknüpfen. Dadurch konnten sowohl für physikalisch verkoppelte Systeme als auch für Multiagentensysteme neuartige Regelungskonzepte erarbeitet werden, die im Falle von Führungsgrößenänderungen, Fehlern in Teilsystemen sowie Störungen eine vorgegebene Regelgüte des Gesamtsystems garantieren. Die erarbeiteten Konzepte und Methoden wurden an einer Versuchsanlage experimentell erprobt und bewertet.

Publications

• Self-organizing control of unidirectionally coupled heterogeneous agents with information request. Proc. 53rd IEEE Conf. on Decision and Control., Los Angeles 2014, pp. 2453-2460
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/CDC.2014.7039763)
• Design of the communication structure of a self-organizing networked controller for heterogeneous agents. Proc. 14th European Control Conf., Linz 2015, pp. 2199-2206
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/ECC.2015.7330865)
• Fault-tolerant self-organizing control for command tracking of heterogeneous agents. 5th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, Philadelphia 2015, pp. 118-125
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.10.317)
• Self-organising disturbance attenuation for synchronised agents with individual dynamics. Int. Journal of Control 88:3 (2015), pp. 2199-2206
  J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/CDC.2014.7039763)
• Self-organizing control of physically interconnected systems for disturbance attenuation. Proc. 14th European Control Conf., Linz 2015, pp. 2191-2198
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/ECC.2015.7330864)
• Self-organizing distributed control with situation-dependent communication. Proc. 15th European Control Conf., Aalborg 2016, pp. 222-229
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/ECC.2016.7810290)
• Self-organizing output feedback control of physically interconnected systems for disturbance attenuation. Proc. 2016 American Control Conf., Boston 2016, pp. 3358-3365
  R. Schuh and J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/ACC.2016.7525436)
• Six degrees of separation in multi-agent systems. 55th Conference on Decision and Control, Las Vegas 2016, pp. 6838-6844
  J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1109/CDC.2016.7799322)
• Self-Organizing Control of Networked Systems. Logos Verlag, 2017
  R. Schuh
  
• Structural properties of networked systems with random communication links. Automatica 80 (2017), pp. 300-304
  J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.automatica.2017.01.035)
• Small-world architecture of networked control systems. Int. Journal of Control 91:7 (2018), pp. 1652-1668
  J. Lunze
  (See online at https://doi.org/10.1080/00207179.2017.1326170)