Automatisierungstechnik: Ereignisdiskrete und Multi-Agenten-Systeme

Die Vorlesung Ereignisdiskrete und Multi-Agenten-Systeme behandelt die Grundzüge von ereignisdiskreten Systemen zur Modellierung von z. B. Prozessen der Fertigungsautomatisierung oder Logistik, die sich von den klassischen zeitkontinuierlichen Systemen durch einen ereignisgetriebenen diskreten Ablauf mit diskreten symbolischen Zuständen unterscheiden. Behandelt wird die Analyse und der Entwurf von ereignisdiskreten Regelungen im Zustandsraum mittels Petri-Netzen. Wesentlicher Themenschwerpunkt der Vorlesung ist die netzwerkbasierte Regelung von Multi-Agenten-Systemen, bei denen eine Vielzahl von örtlich getrennten Systemen kooperativ eine Regelungsaufgabe durch einen Informationsaustausch über ein Kommunikationsnetzwerk lösen. Die grundlegende Problemstellung bei diesen Systemen ist die Synchronisierung der Agenten, auf welche sich eine Vielzahl kooperativer Regelungsaufgaben wie beispielsweise die Formationsregelung von Drohnenschwärmen oder die kooperative Kolonnenfahrt von Fahrzeugen zurückführen lässt. Basierend auf einer Zustandsbeschreibung des Multi-Agenten-Systems werden in der Vorlesung systematische Methoden zur Synchronisierung eingeführt. Dabei erfolgt auch die Einbeziehung weiterführender Problemstellungen wie z.B. Kommunikationstotzeiten oder nicht konstante Kommunikationsnetze. Die Methoden werden vorlesungsbegleitend anhand der Geschwindigkeits- und Abstandssynchronisierung von Fahrzeugkolonnen veranschaulicht.

Inhaltsübersicht:

1. Graphentheoretische Grundlagen
Grundbegriffe und Eigenschaften von Graphen, Matrixdarstellung von Graphen

2. Beschreibung ereignisdiskreter Systeme durch Petri-Netze
Grundbegriffe ereignisdiskreter Systeme, Autonome Petri-Netze, Petri-Netze mit Ein- und Ausgängen, Algebraische Analyse von Petri-Netzen

3. Algebraische Petri-Netz-Synthese ereignisdiskreter Regler
Regelung ereignisdiskreter Systeme, Entwurf von Petri-Netz-Reglern mittels S-Invariantenvorgabe

4. Zustandssynchronisierung von homogenen Multi-Agenten-Systemen
Zustandsbeschreibung von homogenen Multi-Agenten-Systemen, leader-follower-Zustandssynchronisierung, leaderless-Zustandssynchronisierung,
Zustandsbeobachter

5. Ausgangssynchronisierung von homogenen Multi-Agenten-Systemen
leader-follower-Ausgangssynchronisierung, leaderless-Ausgangssynchronisierung, Berücksichtigung von Kommunikationstotzeiten

6. Synchronisierung von heterogenen Multi-Agenten-Systemen
Kooperatives Internes-Modell-Prinzip, kooperativer Führungsbeobachter, Synchronisierung in schaltenden Kommunikationsnetzen, adaptiver kooperativer Führungsbeobachter

 

Für die Vorlesung wird ein Skript zur Verfügung gestellt.

 

 

HINWEIS zur online-Durchführung der Vorlesung

Die Veranstaltung wird im SoSe 2021 online angeboten. Bitte schreiben Sie sich bei Interesse im zugehörigen moodle-Kurs ein.

Vorlesungs-Beginn mit Bereitstellung des ersten Vorlesungs-Videos ist Do., 22.04.. Weitere Informationen zur online-Durchführung der Lehrveranstaltung finden Sie in moodle.

Dozent

Prof. Dr.-Ing. habil. Joachim Deutscher
Raum: 41.4.203
Telefon: +49 (0)731 50 27002
E-Mail | Homepage

Übungsleiter

Gabriel Jakob, M. Sc.
Raum: 41.1.230
Telefon: +49 (0)731 50 27045
E-Mail | Homepage

Termine, Ort

Montag: 10:00 - 11:30 Uhr
(Übungstermin mit Video + Zoom-Webkonferenz, nach Vereinbarung)

Donnerstag: 12:00 - 14:00 Uhr
(wöchentliche Bereitstellung der Vorlesungs-Videos)

Die erste online-Vorlesung findet am 22.04.2021 statt.