Reinl, Christian ; Glocker, M. ; Stryk, Oskar von (2009)
Optimalsteuerung kooperierender Mehrfahrzeugsysteme.
In: at-Automatisierungstechnik, 57 (6)
doi: 10.1524/auto.2009.0778
Artikel, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Nichtlineare hybride dynamische Systemmodelle kooperativer Optimalsteuerungsprobleme ermöglichen eine enge und formale Kopplung von diskreter und kontinuierlicher Zustandsdynamik, d.h. von dynamischer Rollen-, Aktionszuweisung mit wechselnder physikalischer Fahrdynamik. In den resultierenden gemischt-ganzzahligen Mehrphasen-Optimalsteuerungsproblemen können Beschränkungen an diskrete und kontinuierliche Zustands- und Steuervariablen berücksichtigt werden, z.B. Formations- oder Kommunikationsanforderungen. Zwei numerische Verfahren werden untersucht: ein Dekompositionsansatz mit Branch-and-Bound und direktem Kollokationsverfahren sowie die Approximation durch große, gemischt-ganzzahlige lineare Optimierungsaufgaben. Die Verfahren werden auf exemplarische Problemstellungen angewendet: Die simultane Wegpunktreihenfolge- und Trajektorienoptimierung von Luftfahrzeugen sowie die Optimierung von Rollenverteilung und Trajektorien im Roboterfußball. Nonlinear hybrid dynamical systems for modeling optimal cooperative control enable a tight and formal coupling of discrete and continuous state dynamics, i.e. of dynamic role and task assignment with switching dynamics of motions. In the resulting mixed-integer multi-phase optimal control problems constraints on the discrete and continuous state and control variables can be considered, e.g., formation or communication requirements. Two numerical methods are investigated: a decomposition approach using branch-and- bound and direct collocation methods as well as an approximation by large-scale, mixed-integer linear problems. Both methods are applied to example problems: the optimal simultaneous waypoint sequencing and trajectory planning of a team of aerial vehicles and the optimization of role distribution and trajectories in robot soccer.
| Typ des Eintrags: | Artikel |
|---|---|
| Erschienen: | 2009 |
| Autor(en): | Reinl, Christian ; Glocker, M. ; Stryk, Oskar von |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Optimalsteuerung kooperierender Mehrfahrzeugsysteme |
| Sprache: | Deutsch |
| Publikationsjahr: | 25 September 2009 |
| Verlag: | DeGruyter Oldenbourg |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: | at-Automatisierungstechnik |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: | 57 |
| (Heft-)Nummer: | 6 |
| DOI: | 10.1524/auto.2009.0778 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Nichtlineare hybride dynamische Systemmodelle kooperativer Optimalsteuerungsprobleme ermöglichen eine enge und formale Kopplung von diskreter und kontinuierlicher Zustandsdynamik, d.h. von dynamischer Rollen-, Aktionszuweisung mit wechselnder physikalischer Fahrdynamik. In den resultierenden gemischt-ganzzahligen Mehrphasen-Optimalsteuerungsproblemen können Beschränkungen an diskrete und kontinuierliche Zustands- und Steuervariablen berücksichtigt werden, z.B. Formations- oder Kommunikationsanforderungen. Zwei numerische Verfahren werden untersucht: ein Dekompositionsansatz mit Branch-and-Bound und direktem Kollokationsverfahren sowie die Approximation durch große, gemischt-ganzzahlige lineare Optimierungsaufgaben. Die Verfahren werden auf exemplarische Problemstellungen angewendet: Die simultane Wegpunktreihenfolge- und Trajektorienoptimierung von Luftfahrzeugen sowie die Optimierung von Rollenverteilung und Trajektorien im Roboterfußball. Nonlinear hybrid dynamical systems for modeling optimal cooperative control enable a tight and formal coupling of discrete and continuous state dynamics, i.e. of dynamic role and task assignment with switching dynamics of motions. In the resulting mixed-integer multi-phase optimal control problems constraints on the discrete and continuous state and control variables can be considered, e.g., formation or communication requirements. Two numerical methods are investigated: a decomposition approach using branch-and- bound and direct collocation methods as well as an approximation by large-scale, mixed-integer linear problems. Both methods are applied to example problems: the optimal simultaneous waypoint sequencing and trajectory planning of a team of aerial vehicles and the optimization of role distribution and trajectories in robot soccer. |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 20 Fachbereich Informatik 20 Fachbereich Informatik > Simulation, Systemoptimierung und Robotik |
| Hinterlegungsdatum: | 20 Jun 2016 23:26 |
| Letzte Änderung: | 24 Okt 2022 10:23 |
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