COVERAGE CONTROL OF CLASS OF NON-HOLONOMIC MULTI AGENT SYSTEMS

PRAMUDYA ANANTO, Adha Imam Cahyadi, S.T., M.Eng., Dr.Eng.; Samiadji Herdjunanto, Ir., M.Sc

2015 | Skripsi | S1 TEKNIK ELEKTRO

Pada saat ini, kemajuan dalam teknologi jaringan dan miniaturisasi sistem elektromekanis telah memungkinkan penggunaan sejumlah robot sebagai Mobile Wireless Sensor Network. Dalam skripsi ini, sebuah metode untuk melakukan optimalisasi jangkauan (Coverage) pada Mobile Sensor Network dengan non-holonomic constraint dipelajari. Metode optimalisasi jangkauan dirancang untuk dapat beroperasi secara terdistribusi dan dengan interest field yang belum terkarakterisasi dengan baik. Metode ini dibagi menjadi dua bagian: optimalisasi jangkauan dengan interest field yang telah diketahui, dan estimasi interest field menggunakan sampel dari field. Untuk memaksimalkan jangkauan, akan digunakan metode locational optimization berbasis Voronoi decomposition. Stabilitas dari metode ini dibuktikan melalui analisis Lyapunov. Efektivitas dari metode ini dibuktikan juga melalui simulasi numeris. Metode Recursive Least Square berbasis pendekatan Alternating Minimization Algorithm digunakan untuk memperkirakan Interest Field. Kedua metode tersebut kemudian digabungkan untuk menyelesaikan permasalahan optimalisasi jangkauan dengan interest field yang belum dikarakterisasi. Beberapa modifikasi dilakukan untuk meningkatkan stabilitas dari algorima dalam kondisi kurangnya eksitasi. Metode ini kemudian disimulasikan untuk menunjukkan efektivitasnya. Hasil dari skripsi ini menunjukkan bahwa algoritma gabungan mampu untuk mengoptimalkan jangkauan dan mencapai consensus dalam mengestimasi parameter field. Algoritma ini memiliki performa yang lebih baik daripada metode RLS regular dan sedikit lebih buruk daripada optimalisasi jangkauan tersentralisasi dengan interest field yang telah diketahui.

The deployment of large groups of autonomous vehicles as Mobile Wireless Sensor Networks is rapidly becoming possible because of technological advances in networking and in miniaturization of electromechanical systems. In this work, we aim to study the problem of maximizing the coverage of a Mobile Sensor Network under an unknown interest function through distributed means with non-holonomic constraint. This problem can be separated into: coverage control in a field which is fully characterized considering the non-holonomic constraint, and field estimation from discrete sample of field. To maximize the coverage, we adopt the distributed version of the Voronoi locational optimization method. The stability results of the method is discussed. Numerical experiment is conducted to study the effect of network topology and interest function. To estimate the interest function, we used the distributed Recursive Least Square method based on Alternating Minimization Algorithm Framework. Then, we aim to combine those two methods. The condition that need to be fulfilled to make the system stable is discussed as well. We also introduced some modification to the RLS algorithm to alleviate the problem of the lack of excitation. The combined algorithm is then simulated to show its effectiveness. This algorithm has been shown to able maximize the coverage of the network, and the estimated parameter converged and achieved consensus. The result of this work shows that the modified method perform slightly worse compared with the case of centralized locational optimization with known interest field.

Kata Kunci : Locational Optimization, Voronoi based optimization, Distributed Estimation, Recursive Least Square, Alternating Minimization Algorithm, Consensus building