Kooperative Regelung und Topologiekontrolle für eng in großen drahtlosen Netzen gekoppelte autonome Agenten

• Antragsteller: Professor Dr. Hannes Frey; Professor Dr. Herbert Werner
• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315249503

In diesem Projekt betrachten wir kooperative Regelung von mobilen Agenten, die über ein drahtloses Netzwerk miteinander interagieren. Das Netzwerk wird alleine durch die Agenten geformt, d.h. es wird keine externe Kommunikationsinfrastruktur angenommen. Das Projektziel ist die Entwicklung von Analyse- und Synthesewerkzeugen, die den gemeinsamen Entwurf verteilter kooperativer Regelungs- und Kommunikationsstrategien für große homogene Gruppen mobiler, über ein drahtloses Netzwerk interagierende Agenten ermöglichen. Die Regelungs-Performance, ausgedrückt über einen geeigneten l2-Performance-Kanal, hängt von der lokalen dynamischen Regelung der einzelnen Agenten sowie vom Informationsfluss zwischen den Agenten ab. Sie wird durch Störungen des Kommunikationsnetzes, insbesondere durch Paketverlust und Zeitverzögerung, sowie durch Quantisierungseffekte, die sich aus niedrigen Bitraten ergeben, eingeschränkt. Ziel ist es, von Entscheidungsvariablen des Designs abhängende Bedingungen für Stabilität und Leistung von Multiagentensystemen abzuleiten. Die Variablen beinhalten Reglerparameter, Kommunikationsnetzwerkparameter und Netzwerktopologie. In dem Projekt wird unsere in der ersten Projektphase begonnene Untersuchung zu verteilter, periodisch abgetasteter Regelung von drahtlos vernetzten Agenten fortgesetzt. Um eine geeignete Abstimmung der Netzwerk- und Regelungsanforderung zu erreichen entwickeln wird eine geeignete Architektur zur Entkopplung stochastischer Aspekte drahtloser Netze und deterministischer Regelung der Agentendynamik. Hierbei untersuchen wir mit verteiltem Konsens und Flocking zwei grundlegende Bausteine zur Steuerung von Multiagentensystemen. Zusätzlich zu den für periodisch abgetastete Regelung untersuchten Konzepten werden wir in diesem Projekt das Potenzial ereignisgesteuerter Regelung sowie ereignisgesteuerter prädiktiver Regelung untersuchen, um begrenzte Kanalkapazität effizient zu nutzen. Unsere theoretischen Ergebnisse werden durch Simulationsstudien und praktische Experimente mit AUVs und UAVs untermauert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1914: Cyber-Physical Networking (CPN)
• Internationaler Bezug: USA
• Partnerorganisation: National Science Foundation (NSF)
• Kooperationspartner: Professor Yaser P. Fallah, Ph.D.; Professor Javad Mohammadpour, Ph.D.