Estratégia de controle cooperativo baseado em consenso para um grupo multi-veículos

Abstract

Resumo: Nesta tese é apresentada uma proposta de controle cooperativo baseada em consenso para resolver o problema de rendezvous para um grupo multi-veículos. Como caráter essencial de cooperação os veículos, estes compartilham informação acerca do conhecimento individual, o qual está sujeito a falhas na comunicação com origem diversa, desde faltas nos dispositivos de comunicação até perdas de pacote. A estratégia de controle cooperativo proposta consiste no desenvolvimento de leis de controle descentralizadas para que cada veículo determine sua trajetória de consenso até o ponto de encontro, que a priori é desconhecido para alguns integrantes da equipe. Para tal, utiliza-se uma abordagem baseada em controle preditivo, o que permite a inclusão de requisitos de resposta, bem como de restrições, de modo a manter o caráter de cooperação entre os veículos do grupo. De forma complementar à proposta, adicionam-se à formulação das trajetórias de consenso, restrições de conectividade entre veículos, restrições de ângulo de sensoriamento em relação ao ponto de encontro e à formação de cobertura sobre o ponto de referência. Trata-se ainda neste trabalho de protocolos de comunicação com intuito de melhorar a pontualidade na troca periódica de informações, melhorando a convergência da tarefa de consenso. <br>

Abstract: In this thesis, a cooperative control strategy for teams of multiple autonomous vehicles to solve a basic coordination problem, called rendezvous problem, is presented. The vehicles share information about individual knowledge in order to cooperate. It is considered that communication failures can be occurs due to packet losses and device faults. In the cooperative proposal, a decentralized control laws are developed to drive all the vehicles to a reference position by performing trajectories with consensus. The rendezvous point is a priori unknown to some group members. The calculus of the consensus trajectories is based on receding horizon control, which allows to include response requirements and constraints for maintaining cooperation between the vehicles of the group. Additionally, it is added to the consensus trajectories formulation: connectivity constraints between vehicles, optimization of the sensing angle relative to the rendezvous point and coverage formation on the reference point. Finally, in this work, communication protocolsare studied for improving the timeliness in the information exchange, which improves the convergence of consensus task.