Graph Theoretic Analysis of Multi-Agent system Structural Properties

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

Relative controllability of multiagent systems with pairwise different delays in states

In this manuscript, relative controllability of leader–follower multiagent systems with pairwise different delays in states and fixed interaction topology is considered. The interaction topology of the group of agents is modeled by a directed graph. The agents with unidirectional information flows are selected as leaders, and the others are followers. Dynamics of each follower obeys a generic time-invariant delay differential equation, and the delays of agents, which satisfy a specified condition, are different one another because of the degeneration or burn-in of sensors. With a neighbor-based protocol steering, the dynamics of followers become a compact form with multiple delays. Solution of the multidelayed system without pairwise matrices permutation is obtained by improving the method in the references, and relative controllability is established via Gramian criterion. Further rank criterion of a single delay system is dealt with. Simulation illustrates the theoretical deduction

Model reduction and control of complex systems

Dit proefschrift behandelt een aantal vraagstukken gerelateerd aan modelreductie en regeling van twee soorten complexe systemen: `switched linear systems’ en netwerken van dynamische agenten. Eerst geven we een uitgebreide, gebalanceerde afkappingsmethode voor modelreductie van `switched linear systems’ (SLS). Vervolgens introduceren we een methode om de dynamische orde van agenten in een netwerk te reduceren, waarbij stabiliteit of synchronisatie behouden blijft in het gereduceerde orde model. Als vierde probleem analyseren we de stabiliteit en synchronisatie van netwerken waarbij de agenten een algemene, maar identieke, lineaire dynamica hebben en de onderliggende communicatietopologie willekeurig mag schakelen tussen een eindig aantal toegestane topologieën. De sterk structurele regelbaarheid van systemen die op een graaf gedefinieerd zijn, is het vijfde onderwerp van dit proefschrift. In het bijzonder tonen we aan dat er een een-op-eenrelatie is tussen de verzameling van leiders die ervoor zorgen dat het netwerk regelbaar is en de zogenaamde `zero-forcing’ verzamelingen. Tenslotte bestuderen we het probleem van storingsontkoppeling voor netwerken van dynamische agenten vanuit een graaftopologisch perspectief. We geven in termen van graphpartities voorwaarden voor de oplosbaarheid van het storingsontkoppelingsprobleem