Zusammenfassung
Dieser Beitrag befasst sich mit vernetzten Regelungssystemen, die eine kooperative Aufgabe erfüllen müssen. Den Teilsystemen (Agenten) werden situationsabhängig Aufgaben zugewiesen, die von einer Koordinierungseinheit so gewählt sind, dass die kooperative Aufgabe stets erfüllt wird. Wenn Agenten defekt sind, werden die Aufgaben der gesunden Agenten so angepasst, dass der Ausfall der Agenten keine Auswirkung auf die kooperative Aufgabe hat. Es werden zwei neue Methoden für diese Umverteilung der Regelungsaufgaben vorgestellt. Ein Transportsystem wird zur Veranschaulichung der Methoden genutzt.
Abstract
This article deals with networked systems (agents) which must perform a cooperative task. The agents receive tasks which are determined by a coordinating unit, so that the cooperative task is satisfied. The situation that is the focus of this contribution is where some of the agents are faulty and henceforth can no longer contribute to the cooperative task. In such a failure situation, the tasks of the healthy agents are adjusted, so that the loss of the faulty agents has no effect on the cooperative task. There are two new methods described for that redistribution of control tasks. A transport system is used to demonstrate the effectiveness of the methods.
Funding statement: Diese Arbeit wird finanziell durch die DFG unter der Kennung LU 462/43-1 gefördert.
Über die Autoren
Kai Schenk ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Er arbeitet auf dem Gebiet der vernetzten Regelungssysteme mit Schwerpunkt auf Methoden der fehlertoleranten Steuerung.
Jan Lunze ist Leiter des Lehrstuhls für Automatisierungstechnik und Prozessinformatik der Ruhr-Universität Bochum. Seine Arbeitsgebiete sind die vernetzten Regelungssysteme, die hybriden dynamischen Systeme, die fehlertolerante Steuerung sowie die ereignisdiskreten Systeme. Er ist Autor zahlreicher wissenschaftlicher Beiträge und hat mehrere Monografien sowie Lehrbücher geschrieben.
Anhang
Lemma 3.
Die Mengenrelationen
Beweis.
Für jeden beliebigen Vektor
Literatur
1. M. Blanke, M. Kinnaert, J. Lunze and M. Staroswiecki. Diagnosis and Fault-Tolerant Control. Springer, 2016.10.1007/978-3-662-47943-8Search in Google Scholar
2. J. Qin, Q. Ma, H. Gao and W. X. Zheng. Fault-tolerant cooperative tracking control via integral sliding mode control technique. IEEE Trans. on Mechatronics, 23(1):342–351, 2018.10.1109/TMECH.2017.2775447Search in Google Scholar
3. Z. Gallehdari, N. Meskin and K. Khorasani. An H-infinity cooperative fault recovery control of multi-agent systems. Automatica, 84:101–108, 2017.10.1016/j.automatica.2017.07.017Search in Google Scholar
4. H. Yang, B. Jiang, M. Staroswiecki and Y. Zhang. Fault recoverability and fault tolerant control for a class of interconnected nonlinear systems. Automatica, 54:49–55, 2015.10.1016/j.automatica.2015.01.037Search in Google Scholar
5. K. Schenk and J. Lunze. Fault tolerance in networked control systems through flexible task assignment. In Proc. of 2019 4th Conf. on Control and Fault Tolerant Systems, pages 257–263, Casablanca, 2019.10.1109/SYSTOL.2019.8864764Search in Google Scholar
6. K. Schenk and J. Lunze. Fault-tolerant task allocation in networked control systems. In Proc. of 2020 Mediterranean Conf. on Cont. & Automation (accepted), 2020.10.1109/MED48518.2020.9182977Search in Google Scholar
7. A. Chamseddine, Y. Zhang, C. A. Rabbath, C. Join and D. Theilliol. Flatness-based trajectory planning/replanning for a quadrotor unmanned aerial vehicle. IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, 48(4):2832–2848, 2012.10.1109/TAES.2012.6324664Search in Google Scholar
8. Francesco Tedesco and Alessandro Casavola. Fault-tolerant distributed load/frequency coordination strategies for multi-area power microgrids. In 9th IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes SAFEPROCESS 2015, pages 54–59, 2015.10.1016/j.ifacol.2015.09.504Search in Google Scholar
9. H. Yang, Q. Han, X. Ge, L. Ding, Y. Xu, B. Jiang and D. Zhou. Fault-tolerant cooperative control of multiagent systems: A survey of trends and methodologies. IEEE Trans. on Industrial Informatics, 16(1):4–17, 2020.10.1109/TII.2019.2945004Search in Google Scholar
10. J. Lunze. Networked Control of Multi-Agent Systems. Bookmundo Direct, 2019.Search in Google Scholar
11. R. J. Patton, C. Kambhampati, A. Casavola, P. Zhang, S. Ding and D. Sauter. A generic strategy for fault-tolerance in control systems distributed over a network. European Journal of Control, 13(2-3):280–296, 2007.10.3166/ejc.13.280-296Search in Google Scholar
12. K. Schenk, B. Gülbitti and J. Lunze. Cooperative fault-tolerant control of networked control systems. In Proc. of 10th Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes, pages 570–577, Warsaw, 2018.10.1016/j.ifacol.2018.09.633Search in Google Scholar
13. K. Schenk and J. Lunze. Tracking control of networked and interconnected systems. In Proc. of 7th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems, pages 40–45, Groningen, 2018.10.1016/j.ifacol.2018.12.008Search in Google Scholar
14. R. M. G. Ferrari and A. M. H. Teixeira, editors. Safety, Security, and Privacy for Cyber-physical Systems. Springer, 2021.10.1007/978-3-030-65048-3Search in Google Scholar
15. A. J. Laub, editor. Matrix Analysis for Scientists and Engineers. SIAM, 2005.10.1137/1.9780898717907Search in Google Scholar
16. S. Boyd and L. Vandenberghe. Convex Optimization. Cambridge University Press, 2004.10.1017/CBO9780511804441Search in Google Scholar
17. K. Schenk and J. Lunze. COCO – Ein Versuchsaufbau zur Erprobung von Methoden der vernetzten Regelung. at – Automatisierungstechnik, 69(2):131–141, 2021.10.1515/auto-2020-0062Search in Google Scholar
© 2021 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston
