マルチエージェント問題への制御理論的アプローチ

摘要

複数の制御対象が協調して作業を行うマルチエージェントに関しては，これまでにも議論されてきているが，近年グラフ理論とシステム制御理論の融合からのアプローチが注目を集めている.本稿では，線形システムとして表現される複数のエージェントに対し，合意アルゴリズムを基に，より広いネットワークグラフ構造に対する合意制御則を提案する．本手法はグラフの平衡性を必要とせず，先行研究に比べてより広いクラスに適用可能であり，容易な制御器の設計法をLyapunovの安定定理を用いて導出する．次に状態推定を含む出力合意問題に対して，情報交換を行うエージェントの数に依存しない状態推定方法を用いた合意制御則を提案する．先行研究ではエージェントの数に依存して計算負荷が増大するが，本手法ではエージェントの数に依存しない．更に，定常合意偏差をなくすために，積分器を加えた合意制御則を提案する．最後に提案した出力合意制御則をマルチビークルのフォーメーション制御に応用し，制御実験により提案法の有効性を検証する.%This paper deals with control theoretical approach to multi-agent problems and consensus problem for multi-agent systems and its application to vehicle formation control are particularly discussed. Consensus means to reach an agreement regarding a certain quantity of interest that depends on the states of all agents. We consider that stability condition of consensus for MIMO linear systems. The stability condition is derived via Lyapunov stability theorem. Then, an observer-based output consensus strategy is proposed to reduce communication exchange and an output consensus strategy with an integrator is also derived. Finally, one of these consensus strategies is applied to vehicle formation problem. Experimental results of vehicle formation are shown and the effectiveness of the proposed approaches is evaluated.