CAREER: Resilient and Scalable Framework for Control of Mutli-agent Systems: Ensemble Control of Network Motifs
职业:用于控制多智能体系统的弹性和可扩展框架:网络基序的集成控制
基本信息
- 批准号:2336842
- 负责人:
- 金额:$ 50万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-05-15 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This NSF CAREER project aims to develop a novel framework for control of multi-agent systems that is by nature resilient and scalable. The idea behind the framework is simple to state: instead of controlling a large network, one controls a large population of small ones. The project will bring transformative change for controlling large-scale complex systems by enabling the use of a single control input to simultaneously steer an arbitrarily large number of networked control systems. This will be achieved by integrating both ensemble control theory and networked control theory. The intellectual merits of the project include developing an original set of methodologies and establishing novel control-theoretical results for controlling infinite ensembles of networked systems. The broader impacts of the project include establishing new connections between mathematics and the study of multi-agent systems, enabling the use of the proposed framework across various domains such as quantum systems, unmanned aerial systems, and robotics, and developing new courses that prepare the next generation of students with advanced mathematical tools and engineering methods. To establish the proposed control framework, the PI will investigate ensemble systems that are composed of infinitely many networked control systems. The individual networked systems in the ensemble may share common information flow topologies, but show variations in system parameters which are indexed by points in a continuum parameterization space. A major technical challenge is that one can only use a finite-dimensional, common control input to steer a continuum ensemble of individual control systems. Moreover, these individual systems are constrained by information flow topologies. Such a challenge has not yet been tackled in the literature. Thus, to develop the proposed control framework, the PI will: (1) establish new concepts, such as ensembles of motifs, and formulate new problems, such as structural ensemble controllability; (2) establish necessary and/or sufficient conditions for information flow topologies of individual networked systems that can comprise a controllable ensemble; (3) establish a deep understanding of the fundamental relation between physical dynamics of individual systems, information flow topology, and geometry of parameterization space for ensemble controllability and for various types of output controllability.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个NSF职业项目旨在开发一个新颖的框架,以控制多机构的系统,而多代理系统自然而然地具有弹性和可扩展性。框架背后的想法很容易说明:一个人控制着大量的小型网络,而不是控制大型网络。该项目将通过启用单个控件输入来同时引导任意大量的网络控制系统来控制大规模复杂系统的变革性变化。这将通过整合集合控制理论和网络控制理论来实现。该项目的智力优点包括开发一组原始的方法论,并建立新的控制理论结果,以控制网络系统的无限合奏。该项目的更广泛的影响包括在数学和多机构系统的研究之间建立新的联系,从而能够在各个领域(例如量子系统,无人驾驶航空系统和机器人技术)上使用拟议的框架,并开发新的课程,以准备准备的新课程使用高级数学工具和工程方法的下一代学生。为了建立拟议的控制框架,PI将研究由无限许多网络控制系统组成的集成系统。整体中的各个网络系统可能共享常见的信息流拓扑,但显示系统参数的变化,这些参数在连续参数化空间中由点索引。一个主要的技术挑战是,人们只能使用有限的,共同的控制输入来引导单个控制系统的连续集合。此外,这些单个系统受信息流拓扑的约束。在文献中尚未解决这样的挑战。因此,为了开发提出的控制框架,PI将:(1)建立新的概念,例如主题的集合,并提出新问题,例如结构集合可控性; (2)为可以控制合奏的单个网络系统的信息流拓扑建立必要和/或足够的条件; (3)对单个系统的物理动态,信息流拓扑和参数化空间的几何形状和各种类型的输出可控性的几何形状之间的基本关系建立深刻的理解。该奖项反映了NSF的法定任务,并被视为值得的值得通过基金会的智力优点和更广泛的影响评估标准通过评估来支持。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Controllability Issues of Linear Ensemble Systems over Multidimensional Parameterization Spaces
多维参数化空间上线性系综系统的可控性问题
- DOI:10.1137/21m1418691
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.2
- 作者:Chen, Xudong
- 通讯作者:Chen, Xudong
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阶梯图子 H 性质的几何表征
- DOI:10.1109/tac.2023.3335252
- 发表时间:2024
- 期刊:
- 影响因子:6.8
- 作者:Belabbas, Mohamed-Ali;Chen, Xudong
- 通讯作者:Chen, Xudong
Structural Averaged Controllability of Linear Ensemble Systems
线性系综系统的结构平均可控性
- DOI:10.1109/lcsys.2021.3082762
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Gharesifard, Bahman;Chen, Xudong
- 通讯作者:Chen, Xudong
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稀疏线性系综系统和结构可控性
- DOI:10.1109/tac.2021.3097289
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:6.8
- 作者:Chen, Xudong
- 通讯作者:Chen, Xudong
A sufficient condition for the super-linearization of polynomial systems
多项式系统超线性化的充分条件
- DOI:10.1016/j.sysconle.2023.105588
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:Belabbas, Mohamed-Ali;Chen, Xudong
- 通讯作者:Chen, Xudong
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