Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера
The problem of consensus control of linear discrete-time multi-agent systems (MASs) with switching topology is considered in the presence of a leader. The goal of consensus control is to bring the states of all agents to the leader state while providing stability for local agents, as well as the MAS...
Saved in:
| Date: | 2024 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/284844 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System research and information technologies |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1856543576129798145 |
|---|---|
| author | Dorofieiev, Yurii Lyubchyk, Leonid Malko, Maxim |
| author_facet | Dorofieiev, Yurii Lyubchyk, Leonid Malko, Maxim |
| author_sort | Dorofieiev, Yurii |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-08-11T01:12:49Z |
| description | The problem of consensus control of linear discrete-time multi-agent systems (MASs) with switching topology is considered in the presence of a leader. The goal of consensus control is to bring the states of all agents to the leader state while providing stability for local agents, as well as the MAS as a whole. In contrast to the traditional approach, which uses the concept of an extended dynamic multi-agent system model and communication topology graph Laplacian, this paper proposes a decomposition approach, which provides a separate design of local controllers. The control law is chosen in the form of distributed feedback with discrete PID controllers. The problem of local controllers’ design is reduced to a set of semidefinite programming problems using the method of invariant ellipsoids. Sufficient conditions for agents’ stabilization and global consensus condition fulfillment are obtained using the linear matrix inequality technique. The availability of information about a finite set of possible configurations between agents allows us to design local controllers offline at the design stage. A numerical example demonstrates the effectiveness of the proposed approach. |
| first_indexed | 2025-07-17T10:28:14Z |
| format | Article |
| id | journaliasakpiua-article-284844 |
| institution | System research and information technologies |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T10:28:14Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| spelling | journaliasakpiua-article-2848442024-08-11T01:12:49Z Decentralized leader-following consensus control design for discrete-time multi-agent systems with switching topology Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера Dorofieiev, Yurii Lyubchyk, Leonid Malko, Maxim multi-agent system consensus control switching topology PID controller invariant ellipsoids method linear matrix inequality semidefinite programming problem мультиагентна система консенсусне керування комутаційна топологія ПІД регулятор метод інваріантних еліпсоїдів лінійна матрична нерівність задача напіввизначеного програмування The problem of consensus control of linear discrete-time multi-agent systems (MASs) with switching topology is considered in the presence of a leader. The goal of consensus control is to bring the states of all agents to the leader state while providing stability for local agents, as well as the MAS as a whole. In contrast to the traditional approach, which uses the concept of an extended dynamic multi-agent system model and communication topology graph Laplacian, this paper proposes a decomposition approach, which provides a separate design of local controllers. The control law is chosen in the form of distributed feedback with discrete PID controllers. The problem of local controllers’ design is reduced to a set of semidefinite programming problems using the method of invariant ellipsoids. Sufficient conditions for agents’ stabilization and global consensus condition fulfillment are obtained using the linear matrix inequality technique. The availability of information about a finite set of possible configurations between agents allows us to design local controllers offline at the design stage. A numerical example demonstrates the effectiveness of the proposed approach. Розглянуто задачу консенсусного керування лінійними мультиагентними дискретними системами (МАС) з комутаційною топологією за наявності лідера. Мета консенсусного керування полягає у зведенні станів усіх агентів до стану лідера з одночасним забезпеченням стійкості локальних агентів, а також MAС у цілому. На відміну від традиційного підходу, який використовує концепцію розширеної динамічної моделі мультиагентної системи та лапласіан графу комунікаційної топології, запропоновано підхід на основі декомпозиції, який передбачає незалежне проєктування локальних регуляторів. Закон керування вибирається у вигляді розподіленого зворотного зв’язку з дискретними ПІД-регуляторами. Задачу синтезу локальних регуляторів за допомогою методу інваріантних еліпсоїдів зведено до набору задач напіввизначеного програмування. Достатні умови стабілізації агентів та досягнення глобального консенсусу отримано за допомогою техніки лінійних матричних нерівностей. Наявність інформації про кінцевий набір можливих конфігурацій зв’язків між агентами дозволяє синтезувати локальні регулятори в автономному режимі на етапі проєктування. Ефективність запропонованого підходу продемонстровано за допомогою числового прикладу. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2024-06-28 Article Article application/pdf http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/284844 10.20535/SRIT.2308-8893.2024.2.08 System research and information technologies; No. 2 (2024); 100-116 Системные исследования и информационные технологии; № 2 (2024); 100-116 Системні дослідження та інформаційні технології; № 2 (2024); 100-116 2308-8893 1681-6048 en http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/284844/301162 |
| spellingShingle | мультиагентна система консенсусне керування комутаційна топологія ПІД регулятор метод інваріантних еліпсоїдів лінійна матрична нерівність задача напіввизначеного програмування Dorofieiev, Yurii Lyubchyk, Leonid Malko, Maxim Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title | Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title_alt | Decentralized leader-following consensus control design for discrete-time multi-agent systems with switching topology |
| title_full | Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title_fullStr | Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title_full_unstemmed | Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title_short | Синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| title_sort | синтез децентралізованого консенсусного керування для мультиагентних дискретних систем з комутаційною топологією за наявності лідера |
| topic | мультиагентна система консенсусне керування комутаційна топологія ПІД регулятор метод інваріантних еліпсоїдів лінійна матрична нерівність задача напіввизначеного програмування |
| topic_facet | multi-agent system consensus control switching topology PID controller invariant ellipsoids method linear matrix inequality semidefinite programming problem мультиагентна система консенсусне керування комутаційна топологія ПІД регулятор метод інваріантних еліпсоїдів лінійна матрична нерівність задача напіввизначеного програмування |
| url | http://journal.iasa.kpi.ua/article/view/284844 |
| work_keys_str_mv | AT dorofieievyurii decentralizedleaderfollowingconsensuscontroldesignfordiscretetimemultiagentsystemswithswitchingtopology AT lyubchykleonid decentralizedleaderfollowingconsensuscontroldesignfordiscretetimemultiagentsystemswithswitchingtopology AT malkomaxim decentralizedleaderfollowingconsensuscontroldesignfordiscretetimemultiagentsystemswithswitchingtopology AT dorofieievyurii sintezdecentralízovanogokonsensusnogokeruvannâdlâmulʹtiagentnihdiskretnihsistemzkomutacíjnoûtopologíêûzanaâvnostílídera AT lyubchykleonid sintezdecentralízovanogokonsensusnogokeruvannâdlâmulʹtiagentnihdiskretnihsistemzkomutacíjnoûtopologíêûzanaâvnostílídera AT malkomaxim sintezdecentralízovanogokonsensusnogokeruvannâdlâmulʹtiagentnihdiskretnihsistemzkomutacíjnoûtopologíêûzanaâvnostílídera |