Sujet de Thèse
Titre :
Synchronisation de systemes multi-agents singulièrement perturbés en présence d'une topologie de communication variante dans le temps
Dates :
2019/07/16 - 2022/06/13
Etudiant :
Autre(s) encadrant(s) :
DR CNRS Panteley Elena (Elena.PANTELEY@lss.supelec.fr)
Description :
I. État de l'art et nouveauté
Le contrôle coopératif des systèmes mécaniques, et en particulier le contrôle de la formation, a récemment connu une prolifération de recherches et d'applications, principalement en raison du faible coût, de la robustesse et des exigences spécifiques des applications. L'industrie, le marché, la société, tout tend de plus en plus à interconnecter les systèmes. De nombreux problèmes d'ingénierie actuels nécessitent des systèmes multiples avec une détection et des actions locales, qui doivent collaborer afin d'atteindre un objectif global. L'émergence du consensus et de la synchronisation dans les réseaux de systèmes avec des couplages donnés par différents types de topologies a reçu beaucoup d'attention [1, 2, 3]. La synchronisation totale ou partielle se produit naturellement dans de nombreux systèmes physiques tels que le cerveau, les volées d'oiseaux, les bancs de poissons, etc. et doit être forcée dans certaines applications d'ingénierie, comme par exemple, les flottes de drones ou la mise en oeuvre de calculs parallèles. Par conséquent, la conception des lois de contrôle basées sur l'information locale et la compréhension des facteurs qui assurent la synchronisation sont des problèmes importants mais aussi difficiles à résoudre.

II. Plan de recherche

Dans le contrôle de formation de véhicules autonomes [5,6] il est tout à fait naturel d'être confronté à des scénarios dans lesquels les interconnexions entre les agents ne sont pas pérennes. Dans certains cas, certaines connexions sont complètement perdues et de nouvelles connexions apparaissent ; dans ce cas, nous disons que le réseau a une topologie variable dans le temps. D'autre part, il faut aussi considérer le cas où, pour une topologie fixe, les canaux de communication sont partagés et, par conséquent, chaque paire d'agents de communication se voit attribuer des intervalles de temps spécifiques (de durée variable) pour utiliser le canal. Lorsque les deux phénomènes se produisent simultanément, nous sommes confrontés à un scénario d'interconnexions variant dans le temps sur deux échelles de temps différentes (voir par exemple[4]). D'autre part, la conception d'interconnexions dépendant de l'état avec des propriétés spéciales pour assurer la réalisation objective du système coopératif - les outils théoriques développés pour analyser des systèmes hétérogènes avec des interconnexions variables dans le temps et même dynamiques - sera utilisée pour concevoir des lois de contrôle de formation de consensus pour les véhicules autonomes hétérogènes interconnectés en réseau. En particulier, pour résoudre le problème du contrôle de la formation dans des topologies changeantes dépendantes de l'état, comme dans le cas du contrôle déclenché par événement, nous poursuivrons la conception d'interconnexions dynamiques et dépendantes de l'état avec persistance de l'excitation, dans le sens défini dans [7].

References
[1] Y. Kuramoto. Chemical Oscillations, Waves and Turbulence. Springer, New York, 1984.
[2] S.H. Strogatz. Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order. Hyperion Press, 2003.
[3] D. Gfeller and P. De Los Rios. Spectral coarse graining and synchronization in oscillator networks. Phys. Rev. Lett., 100:174104, 2008.
[4] J. Ben Rejeb, I.-C. Morarescu, J. Daafouz - Control design with guaranteed cost for synchronization in networks of linear singularly perturbed systems. Automatica, Vol 91, 89-97, 2018.
[5] T. Borzone, I.-C. Morãrescu, M. Jungers, M. Boc, C. Janneteau - Hybrid framework for consensus in directed and asynchronous network of non-holonomic agents. IEEE Control Systems Letters (L-CSS), 2(4), 707-712, 2018.
[6] M. Maghenem, A. Loria, and E. Panteley. Formation-tracking control of autonomous vehicles under relaxed persistency of excitation conditions. IEEE Trans. on Control Systems Technology, 2017. Prepublished online. DOI 10.1109/TCST.2017.2734053.
[7] A. Loria, E. Panteley, D. Popovic, and A. Teel. A nested Matrosov theorem and persistency of excitation for uniform convergence in stable non-autonomous systems. IEEE Trans. on Automat. Contr., 50(2):183{198, 2005.
Mots clés :
Consensus, systemes multi-agents, systemes a deux-echelles de temps
Département(s) : 
Contrôle Identification Diagnostic