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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag April 19, 2010

Robust Rendezvous of Heterogeneous Euler-Lagrange Systems on Packet-Switched Networks Robustes Rendezvous von heterogenen Euler-Lagrange Systemen mithilfe paketvermittelnder Netzwerke

Ulrich Münz, Antonis Papachristodoulou and Frank Allgöwer

Abstract

A robust rendezvous controller design for multi-agent systems (MAS) is presented. The agents are modeled as Euler-Lagrange systems which exchange their position information on a packet-switched communication network, where the resulting communication delay is modeled in a distributed delay framework. A synthesis method for static position feedback controllers for these agents is proposed. It achieves rendezvous for uncertain communication delays with bounded average delay and for heterogeneous uncertain agent dynamics. The controllers only have to satisfy certain design conditions that relate sector bounds of the agent dynamics, Lipschitz bounds of the controllers, and the average communication delays of the network. A major advantage of the presented design condition is that the controller parameters depend only on the dynamics of the corresponding agent and the average communication delay to its neighbors, but not on the dynamics of the other agents or the delays in other parts of the network. This decentralized feature of the controller design is particularly useful for large and heterogeneous MAS. The performance of the controllers is illustrated by simulation.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird eine robuste Rendezvousregelung für Agentensysteme entworfen. Die Agenten sind als Euler-Lagrange-Systeme modelliert, die ihre Position über ein paketvermittelndes Kommunikationsnetzwerk austauschen. Die Kommunikationsverzögerung des Netzwerkes wird als verteilte Totzeit modelliert. Es wird ein Entwurfsverfahren für statische Positionsrückführungen vorgestellt. Diese erreichen ein Rendezvous für unsichere, aber im Erwartungswert beschränkte Kommunikationsverzögerungen und heterogene unsichere Agentendynamiken. Die Regler müssen lediglich Entwurfsbedingungen erfüllen, welche Sektorschranken für die Agentendynamiken und Lipschitzschranken der Regler mit den durchschnittlichen Kommunikationsverzögerungen in Beziehung setzen. Es ist ein großer Vorteil der vorgestellten Entwurfsbedingung, dass die Reglerparameter nur von der Dynamik der zugehörigen Agenten und den durchschnittlichen Kommunikationsverzögerungen zu seinen Nachbarn abhängen. Die Bedingungen sind jedoch unabhängig von den Dynamiken anderer Agenten oder den Kommunikationsverzögerungen in anderen Teilen des Netzwerks. Dieser dezentrale Entwurf ist daher insbesondere für große und heterogene Agentensysteme geeignet. Das Regelverhalten wird in Simulationen veranschaulicht.


* Correspondence address: Universität Stuttgart, Institut für Systemtheorie und Regelungstechnik, Pfaffenwaldring 9, 70550 Stuttgart, Deutschland,

Published Online: 2010-04-19
Published in Print: 2010-04

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