Analysis and design of distributed protocols for multi-agent systems subject to input saturation and time-varying delays

Abstract

Este trabalho aborda o problema de coordenação em sistemas multiagentes, com agentes sujeitos a atrasos e a saturação nos atuadores. A abordagem proposta consiste em obter condições suficientes para a convergência assintótica dos sistemas interconectados, por meio da teoria de Lyapunov-Krasovskii. Neste manuscrito, são abordadas duas tarefas diferentes, o consenso e o controle de formação-contenção. O consenso é estudado levando em consideração redes direcionadas compostas por agentes descritos por modelos lineares de ordem arbitrária, sujeitos a saturação na entrada e a atrasos variantes no tempo. Neste contexto, o estudo é realizado em tempo discreto e em tempo contínuo. Os resultados obtidos para o problema de consenso são: condições suficientes que garantem a convergência; e o projeto dos ganhos para protocolos distribuídos para sistemas multiagentes. Além disso, neste contexto também é proposto uma estratégia para calcular a região a partir da qual o consenso é sempre garantido. No estudo do problema de formação-contenção, a dinâmica dos nós da rede é estendida para sistemas possivelmente diferentes, modelados pela equação de Euler-Lagrange, igualmente sujeitos a restrições nos atuadores e a atrasos variantes no tempo. Os principais resultados alcançados neste contexto são o um novo algoritmo para o projeto de controle e condições suficientes que garantem a convergência dos sistemas interconectados. Os controladores projetados são dinâmicos e distribuídos, além de possibilitar o desacoplamento dos vizinhos de cada sistema do limite dos atuadores. O uso dos métodos propostos é ilustrado por meio de exemplos numéricos, e a comparação com resultados recentes encontrados na literatura sugere que a abordagem proposta pode levar a resultados menos conservadores.