Dissertação

{en_GB=Decentralized Rendezvous and Formation Algorithms for Multi-Agent Systems in Disconnected Network Topologies} {} EVALUATED

{pt=A presente dissertação aborda o problema de convergir um sistema multiagente para múltiplas áreas de encontro dinâmicas para redes com topologia geralmente desconexa. O sistema não tem pressupostos sobre a conectividade da topologia de rede, desconhecida para todos os agentes. Dois algoritmos são propostos: um algoritmo parcialmente-descentralizado para agentes sem capacidades de localização e recursos de comunicação limitados e um algoritmo descentralizado para agentes não-comunicantes com sensores de localização e medição com o objetivo adicional de criar e manter formações. No primeiro algoritmo, a localização é realizada por torres de medição/comunicação que determinam as posições e velocidades, corrompidas por ruído, dos agentes relevantes, e transmitem-nas através de broadcasts direcionais. As implementações propostas consistem em algoritmos de movimento baseados em flocking adaptado aos cenários propostos, associados a um plano de missão definido por uma função de utilidade e mecanismos para evitar colisões agente-agente e agente-obstáculo. O desempenho dos algoritmos é apresentado através de simulações para diversos ambientes. Estes resultados empíricos demonstram que os agentes convergem para as múltiplas áreas dinâmicas desejadas na presença de áreas indesejáveis, obstáculos ambientais estaticamente posicionados e eliminação arbitrária de áreas desejáveis, com diferentes níveis de eficiência de convergência., en=This dissertation addresses the problem of having a multi-agent system converge to multiple dynamic rendezvous areas for generally disconnected network topologies. There is no assumption on the connectedness of the network topology, which is unknown to all agents. Two algorithms are designed: a partially-decentralized algorithm for agents with no localization and limited communication capabilities, and a fully-decentralized algorithm for non-communicating agents with localization and measuring sensors whose additional objective is to create and maintain formations. For the first algorithm, the localization is performed by measurement/communication towers that determine the noisy positions and velocities of the relevant agents and transmit them in directional broadcasts. The proposed solutions consist of improved flocking-based movement algorithms tailored to the proposed scenario coupled with a utility-defined mission plane and mechanisms to prevent agent-agent and agent-obstacle collisions. The performance of the algorithms is presented through simulations for a multitude of environments. These empirical results show the agents rendezvous to the multiple dynamic rendezvous areas in the presence of undesirable areas, static environmental obstacles, and arbitrary elimination of desirable areas, with varying degrees of efficiency.}
{pt=Controlo Descentralizado, Controlo Distribuído, Controlo Cooperativo, Sistemas Multiagente, Algoritmos de Flocking, en=Decentralized Control, Distributed Control, Cooperative Control, Multi-Agent Systems, Flocking Algorithms}

Janeiro 20, 2021, 16:30

Orientação

ORIENTADOR

Carlos Jorge Ferreira Silvestre

ISR - Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado

ORIENTADOR

Daniel de Matos Silvestre

ISR - Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Investigador