Abstrakt. I detta dokument studeras konnektivitetsunderhåll i robotnätverk. Vi föreslår en distribuerad samordningsalgoritm som kan kombineras med robotagenternas individuella rörelsestyrningsstrategier för att upprätthålla den övergripande nätverksanslutningen. Koordinationsalgoritmen är baserad på idén om att behålla kanterna på ett växande spännträd i kommunikationsgrafen, som kallas restriktionsträdet. Utvecklingen av detta träd bestäms av de preferenser som varje agent har om vilka andra agenter som den skulle vilja upprätthålla anslutning med, nätverkskonfigurationen, och den tillåtna uppsättningen omarrangemang. Vi analyserar tillgängligheten och reparationsegenskaperna hos den föreslagna algoritmen. När det gäller tillgänglighet visar vi att restriktionsträdet kan övergå mellan två träd som är subgrafer i det nuvarande kommunikationsdiagrammet. När det gäller reparation visar vi att algoritmen är robust mot länkfall i restriktionsträdet och kan reparera ett initialt frånkopplat restriktionsträd. Vi tillhandahåller simuleringar av algoritmens prestanda i driftsättningsscenarier. 1. Vad är det för fel på dig? Inledning. Med tanke på en grupp robotar med bearbetnings-, rörelse- och kommunikationsfunktioner som utför en rörelsesamordningsalgoritm för att uppnå en viss uppgift, bestämde vi oss för att ta itu med följande problem: hur kan vi garantera att grafen som induceras av den interagentiska kommunikationen förblir ansluten? Förvånansvärt nog har många samordningsalgoritmer för robotnätverk misslyckats med att upprätthålla uppkopplingen under enkla kommunikationsmodeller. Uppgifter som "exploatera över en region av intresse" eller "explora ett område" är exempel där kontrollmålet naturligt strider mot målet att hålla sig tillräckligt nära för att upprätthålla global nätverksanslutning. Även uppgifter som inte verkar stå i konflikt med begreppet nätsammanhållning kan leda till att anslutningsmöjligheterna misslyckas. Tänk på ett robotnätverk där ett par robotar inom ett visst avstånd kan kommunicera. För sådana nätverk visar det sig att enkla medelalgoritmer som uppnår flockning [28] och mötesplats [24] lätt kan misslyckas med att upprätthålla anslutning, se figur 1.1 a. Ett annat exempel där konnektivitetsunderhåll inte garanteras är problemet med rörelseplanering mellan två nätverkskonfigurationer i fysiskt utrymme. En enkel linjär interpolering mellan de ursprungliga och de slutliga konfigurationerna garanterar inte att konnektiviteten bevaras under evolutionen, även om nätverket vid de två konfigurationerna är anslutet, se figur 1.1 b. En strategi för att lösa konnektivitetsproblemet är att göra anpassade ändringar i varje rörelsekontrollalgoritm för att genomdriva inter-agent konnektivitetsbegränsningar. Det är dock önskvärt att syntetisera en allmän metod för att upprätthålla konnektivitet som går utöver ett fall för fallstudie, och kan användas i samband med alla rörelsesamordningsalgoritm. I detta dokument tar vi oss an detta mål och föreslår en strategi som bygger på att bevara ett träd som spänner över den underliggande kommunikationsgrafen. Tanken är att syntetisera en distribuerad algoritm för att komma överens om "säkra" omarrangemang av spanning träd (dvs., om-arrangemang som inte bryter anslutning eller orsaka
I REF presenteras en högnivåmetod för hantering av trädtopologier, som kan kombineras med rörelseuppgifter som täckning, men kopplingarna mellan de på varandra följande träden och minsta spännviddsträdet i kommunikationsgrafen har ännu inte fastställts.
DISTRIBUTED TREE REARRANGEMENTS FOR REACHABILITY AND ROBUST CONNECTIVITY ∗
{'venue': 'SIAM J. Control and Optimization', 'journal': 'SIAM J. Control and Optimization', 'mag_field_of_study': ['Mathematics', 'Computer Science']}