2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/15801Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Regelung mobiler Agenten oder Knoten, die über ein drahtloses Netzwerk miteinander interagieren. Das Netzwerk wird durch die Knoten geformt, d.h. es wird keine externe Kommunikations-Infrastruktur vorausgesetzt. Die kooperative Regelung von Multiagentensystemen ist ebenso wie die Topologiekontrolle seit langem Gegenstand intensiver Studien, allerdings sind beide bislang unabhängig voneinander betrachtet worden. Arbeiten zur kooperativen Regelung betrachten die Interaktionstopologie als gegeben (möglicherweise als unsicher), während Arbeiten zur Topologiekontrolle auf eine Verbesserung der Netzwerkeigenschaften im Hinblick auf die Kommunikation zielen. Da die Interaktionstopologie in einem Netzwerk mobiler Agenten einen erheblichen Einfluss auf die erreichbare Performance hat, ist von einer Strategie, die die dynamische Regelung der Agenten mit einer gezielten Anpassung der Topologie an die zeitlich veränderlichen Kommunikationsbedingungen im Netzwerk verbindet, eine erhebliche Verbesserung der Performance zu erwarten. Eine solche kombinierte Strategie ist bislang nicht untersucht worden. Die Ziele dieses Projektes sind:1. Mittels lokaler Topologiekontolle soll eine maximale algebraische Konnektivität bei gleichzeitiger Beachtung von SINR Beschränkungen erreicht werden. Dies soll durch Anpassung sowohl des drahtlosen Netzgraphen, als auch des Interaktionsgraphen erreicht werden. Die untersuchten Methoden sind Graph-Spanner, Backbones und Knoten-Relokation.2. Es soll ein verteiltes kooperatives Regelungsschema für LPV-Agentenmodelle und lokale Gain-Scheduling Regler entwickelt werden für mobile Roboter oder Fahrzeuge, die nicht-holonomen Beschränkungen unterliegen. Es werden Analyse-und Synthesebedingungen hergeleitet, welche Stabilität und Performance im Sinne der L2-Norm garantieren. Die Komplexität ist hierbei unabhängig von der Zahl der Agenten. Des Weiteren werden Beschränkungen der Kommunikationsressourcen berücksichtigt.3. Lokale Information über Netzeigenschaften werden sowohl für die Topologiekontrolle als auch für die kooperative Regelung zur Anpassung von Verbindungsgewichten ermittelt und angewendet. Unser Fokus liegt hierbei auf lokalen und systemgrößenunabhängigen Lösungen.4. Als Proof-of-Concept sollen Simulationsstudien zu Source-Seeking-Szenarien durchgeführt werden. Diese sollen verschiedene Facetten der vorgeschlagenen integrierten kooperativen Regelungs- und Topologiekontrollschemen illustrieren.In this project we consider cooperative control of mobile agents or nodes that interact over a wireless network. The network is set up by the nodes, i.e. no external communication infrastructure is assumed. Cooperative control of multi-agent systems, as well as topology control in communication networks, have been studied extensively, but separately. Research on cooperative control of multi-agent systems usually assumes the interaction topology to be given (possibly uncertain). Research on topology control usually aims at improving the network in the sense of communication properties. However, as the interaction topology in a network of mobile agents has a considerable effect on the achievable cooperative control performance, a control scheme that combines dynamic control of the agents motion with adapting the interaction structure to the time-varying conditions of the communication network is expected to significantly improve the achievable performance. To the best of the applicants knowledge, to date such a combined control scheme has not been reported in the literature. The objectives of the proposed research project can be summarised as follows:1. Local topology control will maintain the highest level of algebraic connectivity (aiming at high performance and robustness) while taking into account SINR constraints. This will be achieved by control of the wireless network graph and the interaction graph. Methods of investigation are graph spanners, backbones, and node relocation.2. A distributed cooperative control scheme will be developed for LPV agent models and gain-scheduled local feedback controllers; this will allow to consider mobile robots and vehicles subject to nonholonomic constraints. Analysis and synthesis conditions will be derived that guarantee stability and performance in the sense of the L2 -norm, with a complexity independent of the number of agents while taking constraints on communication resources into account.3. Local information about network properties will be gathered and used for topology control as well as for cooperative control to adapt interconnection weights. Our focus is on distributed and local solutions with the goal to support any system scale.4. Proof of concept will be given by simulation studies based on source-seeking scenarios, which will be selected to highlight the various features of the proposed integrated collaborative control and topology control scheme.