Note publique d'information : Les systèmes multi-agents sont des systèmes dynamiques composés par plusieurs éléments
qui interagissent entre eux. Ces éléments sont appelés agents. Un agent est un système
dynamique caractérisé par deux propriétés. La première est que les agents sont autonomes—
c’est-à-dire qu’ils ne sont pas dirigés par l’environnement extérieur et ils peuvent
évoluer selon un comportement auto-organisé. La seconde est que les agents sont capables
de communiquer entre eux pour accomplir des tâches complexes, telles que la coopération,
la coordination et la résolution de conflits. L’un des problèmes courants concernant
les systèmes multi-agents est la synchronisation. Les agents sont synchronisés lorsque
leur évolution dans le temps converge vers une trajectoire commune. Plusieurs applications
du monde réel peuvent être conceptualisés comme des problèmes de synchronisation des
systèmes multi-agents : par exemple, l’alignement en vitesse ( flocking en anglais),
et le contrôle de la formation du mouvement de groupes cohérents. La synchronisation
des systèmes multi-agents peut être obtenue grâce à différentes techniques de contrôle.
Dans cette thèse nous proposons des méthodes de contrôle centralisées et distribuées
pour la synchronisation des systèmes multi-agents. Nous développons des conditions
nécessaires et suffisantes pour la synchronisation des systèmes multi-agents, composés
par des agents identiques et linéaires qui ne changent pas dans le temps, en utilisant
une approche Lyapunov. Ces conditions sont utilisées pour la conception de lois de
contrôles distribuées. ensuite, nous étendons les résultats aux systèmes multi-agents
soumis à des perturbations externes, assurant un niveau de performance désiré grâce
à une technique de contrôle de type 퐻 ∞ . enfin, nous étendons l’analyse aux systèmes
multi-agents avec contraintes sur les actionneurs, en utilisant des techniques de
contrôle anti-windup. Nous évaluons l’efficacité et les performances des stratégies
de contrôle proposées dans plusieurs simulations, dont deux d’entre elles sont inspirées
par des applications issues du monde réel. La première est le contrôle du vol en formation
d’avions, et la seconde est l’analyse de la transmission de contenus vidéo comme un
problème de synchronisation. Nous comparons aussi les résultats obtenus avec des techniques
de contrôle alternatives.
Note publique d'information : Multi-agent systems are dynamical systems composed of multiple interacting elements
known as agents . Each agent is a dynamical system with two characteristics. First,
it is capable of autonomous action—that is, it is able to evolve according to a self-organised
behavior, which is not influenced by the external environment. Second, it is able
to exchange information with other agents in order to accomplish complex tasks, such
as coordination, cooperation, and conflict resolution. One commonly studied problem
in multi-agent systems is synchronization. The agents are synchronized when their
time evolutions converge to a common trajectory. Many real-world applications, such
as flocking and formation control, can be cast as synchronization problems. Agent
synchronization can be achieved using different approaches. In this thesis, we propose
distributed and centralized control paradigms for the synchronization of multi-agent
systems. We develop necessary and sufficient conditions for the synchronization of
multi-agent systems, composed by identical linear time-invariant agents, us- ing a
Lyapunov-based approach. Then we use these conditions to design distributed synchronization
controllers. Then, we extend this result to multi-agent systems subject to external
disturbances enforcing disturbance rejection with 퐻 ∞ control techniques. Furthermore,
we extend the analysis to multi-agent systems with actuator constraints using LMI-based
anti-windup techniques. We test the proposed control design strategies in simulated
examples among which two are inspired by real-world applications. In the first, we
study airplane formation control as a synchronization problem. In the second, we analyze
the delivery of video streams as a synchronization problem and we compare the results
to existing controllers.
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