Controllability of multi-agent systems with input and communication delays

Distributed cooperative control of multi-agent systems is broadly applied in artificial intelligence in which time delay is of great concern because of its ubiquitous. This paper considers the controllability of leader-follower multi-agent systems with input and communication delays. For the first-order systems with input delay, neighbor-based protocol is adopted to realize the interactions among agents, yielding a system with delay existed in state and control input. New notions of interval controllability and interval structural controllability for the system are defined. Algebraic criterion is established for interval controllability, and graph-theoretic interpretation is put forward for the interval structural controllability. Results imply that input delay of the multi-agent systems has significant influence on the interval controllability and interval structural controllability. Corresponding conclusions are generalized to the first-order systems and the high-order ones with communication delays, respectively. Example is attached to illustrate the work

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