ر ی ب ک ر می ی ا عت ن ص گاه ش ن دا ی ک ش ز پ ی س د ن ه م کده ش ن دا ش& ی( پ رل ی+ ب ک ز مدل- پ ی ت ت- ن م0 ن& ی- پ زد- پ ده و کار ع ش ی ور ت0 ا= ن در ش ن ا=را م ت س شی دی ن- ب ی مل دعا ن چ های اد: ن س ا واه خ د ن چ و ت ر کی ای د ا=ق- اب ن- چ ده: ن ه ه دQ ارائS مدی ح م ه ل عاد رماه ا= د1389
دانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده مهندسی پزشکی کنترل پیش بین مبتنی بر مدل توزیع شده و کاربرد آن در آرایش بندی سیستم های چندعاملی. استاد: جناب آقای دکتر توحیدخواه. ارائه دهنده: عادله محمدی آذرماه1389. فهرست مطالب. عامل Agent. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
دانشگاه صنعتی امیرکبیردانشکده مهندسی پزشکی
بین مبتنی بر مدل کنترل پیشتوزیع شده و کاربرد آن
های بندی سیستم آرایشدراستاد:چندعاملی
جناب آقای دکتر توحیدخواه
ارائه دهنده:
عادله محمدی
1389آذرماه
فهرست مطالب
عاملAgent
ها درك ك#رده سنس8ور را از طري#ق محي8ط ك#ه وج8وديک كند. # ميعمل بر# روي# آن خ8ودمختارو# به صور#ت
3
عامل در قالب يك سيستم فيدبكي
4
خودمختاريAutonomy
وج#ود عام#ل ه#ر ي#ا انس#ان مس#تقيم دخ#الت ب#دون گيري و عم#ل خ#ود داراي اس#تقالل ديگ#ر، در تص#ميم
است.
5
عامل ها خودمختارند :احساس محیط خود و سایر عامل ها رد و بدل اطالعات با سایر عامل هامحاسبه و اجرای اعمال کنترلی الزم
برای رسیدن به سهم خود در تابع هدف
6
7
سیستم های چندعاملیMulti-agent Systems
مفه8وم وق#تي درک ب8ا عام8ل تع8دادي در کن#ار هم ق#رار گرفت#ه ت#ا در خودمخت8اري
ف#ردي، اه#داف R ه8دف جمعي كن#ار عم#دتاكنن#د، دنب#ال را راس#تا هم#ان در واالت#ري پي#دا تجلي چن#دعاملي ه#اي عن#وان سيس#تم
کند ميتحقق هدفی در سطح سیستم
7
88
مفاهيم مربوط به سيستم هاي چندعاملي
همکاریCooperation
توافق عامل ها برای داشتن هدفی مشترک با سایر عامل ها، 1(
که این هدف معموال به صورت آفالین مشخص می شود.
به اشتراک گذاشتن اطالعات به صورت 2(آنالین برای تحقق هدف مشترک
9
Distribution
ویژگی ذاتی سیستم های چندعاملی :توزیع شدگی
یع#نی ه#ر عام#ل توس#ط انتق#ال اطالع#ات محلی با سایر عامل ها باید ”مختارانه“ عمل کند.
10
کنترل توزیع شده
طبیعت ابعاد وسیع سیستم هاکاربردهای ابعاد وسیع •سیستم های قدرت• سیستم های توزیع آب• سیستم ترافیک• سیستم های تولید• سیستم های اقتصادی•
11
DMPC vs. CMPC
ورودی کنترلی کل 12
دینامیک کل سیستم
حلیک
مسئلهبهینه سازی
ورودی های کنترلی محلی
دینامیک تک تک عامل ها
حلچند
مسئلهبهینه سازی
کنترل بهینه غیرمتمرکزOptimal Decentralized Control
• Optimal control problem
subject to decentralized information structure constraints
ک#ه • محلی ه#ای ح#الت ب#ه فق#ط محلی فی#دبک هر اطالعات آنها کامل است دسترسی دارد
13
Optimal Decentralized Controllers
حالت ه#ای ه#ر زیرسیس#تم و همس#ایه ه#ای آن •در اطالع#ات انتق#ال ی#ا گ#یری ان#دازه ب#ا
دسترس استه#ا همخ#وانی • عام#ل بین هماهن#گ اه#داف با
داردمحاسبات موازی و توزیع شده•
14
MPC توزیع شده
هر عامل : متغیرها، تابع هزینه و قیود محلی
مسائل بهینه سازی محلی کوچکتر از مساله بهینه
سازی متمرکز
درجه ای از هماهنگی بین عامل ها نیاز است
تامین اطالعات مورد نیاز
15
آرایش بندی در سیستم های چندعاملی
ايج#اد تع#املي مناس#ب بين تع#دادي از عامل ه#ا •در يک فضاي مشخص
ه##ای • سیس##تم در مهم مس##ائل از یکی بين هم#اهنگي و همك#اري چن#دعاملی مس#ئله
عامل از ب#ه تع#دادي اس#ت ق#رار ك#ه هاس#ت الگوي خاصي دست يابند.
شبكه پدافند موشكي پارامتره#ايي مث#ل فاص#له امن از يك#ديگر، م#يزان
از #مراك#ز ه#م ف#اص#له و ا#ختف#اء م#يزان پوش#اني، حساس نيز مورد توجه است.
24
مثال
موانع هوشمند/ غيرهوشمند
عامل محي#ط حركت ت#أثير تحت محي#ط در ه#ا مي مح#دوديت مح#دود اين از يكي ها ش#ود.
وجود موانع است.موانع استاتيك
در پارامترهاي هدف تأثيرگذار نيستند.آنه#ا ب#ا تعام#ل و ب#وده هوش#مند غ#ير موان#ع اين
آسان است.
25
در مقاب#ل ممكن اس#ت م#وانعي وج#ود داش#تهR در باش#ند ك#ه ابع#اد ه#دف را تغي#ير داده و بعض#ا
عامل بين رق#ابت ب#روز ممكن ص#ورت ه#ا، R ص#ورت مس#ئله را تغي#ير دهن#د.)ل#زوم اس#ت كال
تطبيق و يادگيري(
26
کاربردها
شبكه سنسورهاي بي سيم در محيط هاي تداخلي•انجام عمليات جستجو )امداد و نجات، مين يابي(•كنترل حركت ماهواره در مدار زمين•روابط بين المللی•امنيت شبكه هاي اينترنتي•مديريت بحران و منابع•سپر دفاع موشكي•محيط نبرد•
27
ارز هاي معادل يا هم واژه
كنند تر بررسي مي های خاصي را دقيق هر يك جنبه•
28
ائتالف Coalition
دنب#ال عامل• را يكس#اني اه#داف R الزام#ا ه#ا انج#ام نمي ادام#ه در اس#ت ولي ممكن كنن#د،
ب#ه وظ#ايف محول#ه در مق#اطع زم#اني خاص#ي يكديگر نياز داشته باشند.
هدف8دار و م8وقت ” ائتالف در ح#الت كلي •می#انی ش#كل ه#دف ي#ك اس#اس ب#ر ك#ه ب#وده
رس#د ك#ه ه#دف از گرفت#ه و زم#اني ب#ه پاي#ان ميبين رفت#ه باش#د ي#ا ادام#ه آن ب#ا اه#داف اولي#ه در ائتالف ادام#ه حض#ور در اينك#ه ي#ا باش#د تض#اد
سودي براي عامل نداشته باشد“ . 29
Flocking behavior حرکت گله ایيكي از انواع رفتارهاي اجتماعي •از عامل• ب#زرگي ي#ك گروه ب#ا ب#ا هم در ه8دف يكس8ان ه#ا
رس#يدن هم#ه عامل ه#ا ب#ه ي#ك ح#الت واح#د و يكسان و ايجاد هماهنگي بين آنها
32
RHCحل مساله آرایش بندی با
Why RHC?- Generality: generic state & control cons.
- Reconfigurability: redefine functions & cons. To reflect changes
Why not RHC?
- Computational demand- Theoretical Conservation: proofs of stability
33
RHCتوزیع شده
راه حل غیر متمرکز مزایای زیر را دارد:خودمختاری زیرسیستم ها حفظ می شود.•
• scalable
خودمخت#اری عام#ل ه#ا حف#ظ می ش#ود و نتیج#ه قابل گسترش به تعداد زیادی عامل است.
توزی#ع ش#ده: در تئ#وری فق#ط ی#ک RHCمش#کل راه ح#ل متمرک#ز، پای#داری مج#انبی را تض#مین
می کند.
34
RHCحل مساله آرایش بندی با
ی#ک • و تعری#ف می ش#ود مناس#بی ه#دف تابع مس#اله کن#ترل بهین#ه ب#رای تحق#ق ه#دف نه#ایی ه#ا در رب#ات و هم#اهنگی بن#دی آرایش یع#نی ق#الب کن#ترل پیش بین مبت#نی ب#ر م#دل ح#ل می
شود.هدف این اس#ت ک#ه ب#ا اس#تفاده از روش اف#ق •
ب#ه س#وی را ه#ا عام#ل از گ#روهی بین پیش هدف مشترکی هدایت کرده و پایدار کنیم.
•35
قیود در سیستم های چندعاملی
قی#ود ممکن دارن#د. دینامی#ک ی#ک ه#ر ه#ا عام#ل اس#ت ب#رای ه#ر ی#ک از عام#ل ه#ا ب#ه ط#ور ف#ردی وج#ود داش#ته باش#د مثال ورودی کن#ترلی مح#دود
برای هر عامل. دس#ته دیگ#ری از قی#ود وج#ود دارن#د ک#ه مرب#وط ب#ه
ذ#ات سیستم #هستند#. مثال قید ن#انهولونومیک بس#ته ب#ه ه#دفی ک#ه تعری#ف ش#ده ب#ه وج#ود می
ب#ا ه#م کوپ#ل م#ی کنن#د مث#ال آین#د #و ع#ام#ل ه#ا# را قیود جلوگیری از تصادم.
36
معرفی سیستم و شرایط مساله
برای ه#ر عامل
37
حالت ها و کنترل
{1,..., }ai N
2( ) ( ( ), ( )) ni i iz t q t q t
( ) niu t
( ) ( ), 1,...,i i aq t u t i N
دینامیک هر یک به صورت زیر است
دینامیک خطی و همسان برای عامل ها
معرفی سیستم و شرایط مساله
هر عام#ل تحت قی#ود ورودی و ح#الت زی#ر ق#رار دارد
38
( ) , ( ) , 0i iu t z t t U Z
این اس#ت ک#ه تم#امی عام#ل ه#ا هدف کن8ترلی به طور مجانبی و با همکاری یکدیگر به
بهین#ه • مس#اله ح#ل هنگ#ام در ش#ده توزی#ع روش در سازی هیچ انتقال اطالعاتی بین عامل ها نیاز نیست
بهین#ه • تک#رار مس#اله بهین#ه س#ازی م#وازی در حین در سازی، مسائل با هم در ارتباطند.
هزینه ارتباطی پایینتر•
54
مراجع1. Distributed Receding Horizon Control of Multi-agent Systems, William B. Dunbar,
California Institute of Technology Pasadena, California, 2004
2. Receding Horizon Control of Multi-Vehicle Formations: A Distributed Implementation, William B. Dunbar, Richard M. Murray, Control and Dynamical Systems 107-81, California Institute of Technology, Pasadena, CA 91125, 2004 IEEE CONFERENCE ON DECISION AND CONTROL
3. Distributed Model Predictive Control By Eduardo Camponogara, Dong Jia, Bruce H. Krogh, and Sarosh Talukdar, Department of Electrical and Computer Engineering, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, U.S.A, IEEE Control Systems Magazine
آرايش بن8دي عامل ه8ا ب8ا اس8تفاده از ي8ادگيري تقوي8تي در محيط ه8اي رق8ابتي ب8ا 4.ب8ازي جن8گ، در رس8اله ، دانش8كده مهندس8ي ب8رق،# #دانش#گاه ص#نعتي ام#يركب#يرك8اربرد8