دوره 16، شماره 3 - ( مجله کنترل، جلد 16، شماره 3، پاییز 1401 )
جلد 16 شماره 3,1401 صفحات 24-11 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Nejabat E, Homaeinezhad M R. A class of multi-agent discrete hybrid non linearizable systems: Optimal controller design based on quasi-Newton algorithm for a class of sign-undefinite hessian cost functions. JoC 2022; 16 (3) :11-24
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-909-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-909-fa.html
نجابت عرفان، همایی نژاد محمدرضا. سیستم‌های هیبرید خطی ناپذیر گسسته زمان چند عاملی : طراحی کنترل بهینه بر اساس روش شبه نیوتن برای توابع هدف با هسیان علامت-نامعین. مجله کنترل. 1401; 16 (3) :11-24
1- دانشکده مهندسی مکانیک ، گروه دینامیک ارتعاشات و کنترل ، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، تهران، ایران
چکیده: (2470 مشاهده)
در مقاله حاضر، یک گروه از سیستم‌های دینامیکی غیرخطی، خطی‌ناپذیر و هایبرید در نظر گرفته شده است. سیستم دینامیکی به فرم کلی چندعامل تعمیم یافته و بر اساس نظریه گراف، تداخل بین عوامل بازنویسی شده و نهایتا به کمک تانسور تداخل، سیستم چندعامل به فرم پیرو- پیشرو هدف طراحی کنترل‌کننده قرار می‌گیرد. در آرایش‌یافتگی سیستم متصل، بدون جهت و ساده بودن شبکه گرافی سیستم در نظر گرفته شده است. در ادامه، کنترل‌کننده غیرخطی برای هدف دنبال‌سازی مسیر مرجع ورودی و حفظ آرایش سیستم چندعامل طراحی می‌گردد. کنترل‌کننده بهینه، بر اساس الگوریتم بهینه‌سازی شبه نیوتن برای حداقل ساختن یک تابع هدف غیرخطی با ماتریس هسیان متغیر از نظر علامت، طراحی شده است. با توجه به عملکرد روش‌های بهینه‌سازی پیشین و عدم امکان همگرایی الگوریتم‌های بهینه‌سازی متداول در رابطه با تغییر علامت ماتریس هسیان، الگوریتم بهینه‌سازی شبه نیوتن با رویکرد تعمیم روش مقادیر ویژه برای کنترل‌کننده مساله طراحی و اعمال می‌گردد. پس از آن کنترل کننده برای سیستم چندعامل تعمیم یافته و بررسی عملکرد کنترل‌کننده در حالت خاصی که علامت ماتریس هسیان منفی می‌باشد، آزموده شده است. در نتیجه، با توجه به کاستی‌های روش های بهینه سازی عمومی در حالتی که هسیان تابع هدف علامت نامعین دارد، نوآوری مقاله، بهره‌گیری از روش بهینه‌سازی شبه نیوتن برای توابع هدف با هسیان علامت نامعین می‌باشد. نهایتا در یک مثال عددی موارد ذکر شده پیاده سازی شده و نتایج شبیه‌سازی‌های عددی ارائه گردیده است.
واژه‌های کلیدی: بهینه سازی شبه نیوتن، تعمیم مقادیر ویژه، سیستم چند عامل، ماتریس هسیان متغیر، نظریه گراف
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1400/8/9 | پذیرش: 1401/5/10 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1401/6/22
دریافت: 1400/8/9 | پذیرش: 1401/5/10 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1401/6/22
فهرست منابع
1. [1] L. Mo, H. Ho, Y. Yu, 2020, "Distributed heterogeneous multi-agent networks optimization with nonconvex velocity constraints", Journal of the Franklin Institute, vol. 357, no.11, pp. 7139-7158. [DOI:10.1016/j.jfranklin.2020.05.043]
2. [2] T. F. Coleman, A. Liao, 2021, "An efficient trust region method for unconstrained discrete-time optimal control problems", Computational Optimization and Applications, Vol. 4, no. 8, pp. 47-66. [DOI:10.1007/BF01299158]
3. [3] M. A. El-Shorbagy, A. M. El-Refaey, 2021, "Hybridization of grasshopper optimization algorithm with genetic algorithm for solving system of non-linear equations", IEEE Access, vol. 08, no. 10, pp. 1121-1136.
4. [4] R. S. Dembo, S. C. Eisenstat, T. Steihaug,1982, "Inexact Newton methods", SIAM journal on numerical analysis, vol. 19, pp. 400-408. [DOI:10.1137/0719025]
5. [5] Jorge. Nocedal, Stephen. J. Wright, "Numerical optimization", Springer, Mathematics subject classification, Second edition, 2006.
6. [6] T. F. Coleman, A. Liao, 1995, "An efficient trust region method for unconstrained discrete-time optimal control problems", Computational optimization and applications, vol. 4, pp. 47-66. [DOI:10.1007/BF01299158]
7. [7] S. Sen, S. J. Yakowitz, 1987, "A quasi-Newton differential dynamic programming algorithm for discrete-time optimal control", Automatica, vol. 23, no. 6, pp. 749-752. [DOI:10.1016/0005-1098(87)90031-8]
8. [8] T. Carraro, S. Dorsam, S. Frei, D. Schwartz, 2018, "An adaptive Newton algorithm for optimal control problem with application to optimal electrode design", Journal of Optimization theory and application, vol. 177, pp. 498-534. [DOI:10.1007/s10957-018-1242-4]
9. [9] I. E. Livieris, V. Tampakas, P. Pintelas, 2018, "A descent hybrid conjugate gradient method based on the memoryless BFGS update" Numerical Algorithms, vol. 79, pp. 1169-1185. [DOI:10.1007/s11075-018-0479-1]
10. [10] B. Houska, H. Jaochim Ferreau, M. Diehl, 2011, "An auto-generated real-time iteration algorithm for nonlinear MPC in the microsecond range", Automatica, vol. 47, no. 10, pp. 2279-2285. [DOI:10.1016/j.automatica.2011.08.020]
11. [11] S. Gros, M. Zanon, R. Quirynen, A. bemporad, M. Diehl, 2016, "From linear to nonlinear MPC: bridging the gap via the real-time iteration", vol. 93, no. 1, pp. 62-80. [DOI:10.1080/00207179.2016.1222553]
12. [12] P. Falugi, D. Q. Mayne, 2014, "Getting robustness against unstructured uncertainty: A Tube-based MPC approach", IEEE transaction on automatic control, vol. 59, no. 5, pp. 1290-1295. [DOI:10.1109/TAC.2013.2287727]
13. [13] E. Nejabat, A. Nikoofard, 2021, "Switched robust model predictive based controller for UAV swarm system" IEEE, 29th Iranian conference of electrical engineering (ICEE), pp. 721-725. [DOI:10.1109/ICEE52715.2021.9544123]
14. [14] Z. Qiu, N, Jiang, 2021, "An ellipsoidal Newton's iteration method of nonlinear structural systems with uncertain but bounded parameters", Computer method in applied mechanics and engineering, vol. 373, no. 501, pp. 788-808. [DOI:10.1016/j.cma.2020.113501]
15. [15] X. Feng, S. Cairano, R. Quirenen, 2020, "Inexact adjoint-based SQP algorithm for real time stochastic nonlinear MPC" IFAC, vol. 53, no. 2, pp. 6529-6535. [DOI:10.1016/j.ifacol.2020.12.068]
16. [16] A. Jodaei, J. Saffar-Ardabili, 2021, "Controller design for containment problem of a class of multi-agent systems with nonlinear identical dynamics and fixed directed graph", Journal of Control, vol. 14, no. 4, pp. 198-209. [DOI:10.52547/joc.14.4.133]
17. [17] D. Xie, S. Xu, Y. Chu, Y. Zou, 2015, "Event-triggered average consensus for multi-agent systems with nonlinear dynamics and switching topology", Journal of the Franklin institute, vol. 352, no. 3, pp. 1080-1098. [DOI:10.1016/j.jfranklin.2014.11.004]
18. [18] D. Yang, W. Ren, X. Liu, W. Chen, 2016, "Decentralized event-triggered consensus for linear multi-agent systems under general directed graphs", Automatica, vol. 69, pp. 242-249. [DOI:10.1016/j.automatica.2016.03.003]
19. [19] Zhizheng. Hou, 2016, "Modeling and formation controller design for multi-quadrotor systems with leader follower configuration", M.Sc. Thesis, Universite de Technologie de Copiegne.
20. [۲۰] محمدرضا همایی‌نژاد، محمد حسین سعیدی مستقیم، فرنود عرب، ۱۴۰۱، "بازشناخت الگوی نیرو‌های یاتاقانی محور چرخان صلب دارای نامیرایی‌های جرمی"، نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر، در حال انتشار.
21. [21] Norman. Biggs, "Algebraic Graph Theory" Cambridge University Press, Second edition, 1993.
22. [22] J. Lofberg, 2004, "YALMIP: A toolbox for modeling and optimization in MATLAB", IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 284-289.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
