Robust skalbarhet för multiagentsystem

Tidsperiod:

1 januari – 1 augusti 2019

Projektledare:

Steffi Knorn

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Bidrag för anställning eller stipendier

Budget:

571 662 SEK

Dagens tekniska system byggs mer och mer av nätverk av individuella komponenter. Det finns flera skäl till detta såsom till exempel att delar tidigare har fungerat oberoende av varandra eller för att ett fåtal större komponenter inte kan lösa de problem som behöver hanteras. Ett exempel på system med flera ihopkopplade komponenter är så kallade fordonståg där flera fordon körs automatiskt i rad utan inbördes mekaniska kopplingar. Det finns många fördelar med detta jämfört med att fordonen framförs av flera oberoende förare: automatisk körning kan göras säkrare snabbare, mer effektiv och mer upplevelseberikande. Emellertid så finns det en del tekniska problem som måste hanteras innan man fullt ut kan lita på de automatiska systemen. Ett sådant problem med till exempel fordonståg är att det kan uppstå gummibandseffekter eller chockvågor som fortplantar sig genom tåget: tåget trycks då ihop eller dras isär, en effekt som man kan se vid manuell körning i köer.Ett litet fel i t ex avståndsmätnigen mellan de första fordonen i tåget kan fortplanta sig så att fordonen kraschar i varandra eller att tåget dras isär så mycket att det inte längre kan fungera som ett tåg. Det kan också hända att tåget står helt stilla. Dessa effekter kan också observeras på trafikerade vägar där köer helt plötsligt kan uppstå utan någon uppenbar anledning som till exempel vägarbete eller olycka. Denna typ av effekter måste undvikas till varje pris om fordonståg ska kunna köras på vanliga vägar i hög hastighet och med korta avstånd mellan fordonen. Andra typer av nätverk är ofta distribuerade och består av mindre delar till exempel sensorer och/eller regulatorer och aktuatorer. Skälet till detta är att det i flera fall inte är lämpligt att ha en enda central nätverksmanager som sköter allt. Ett intuitivt exempel är om man vill mäta medeltemperaturen i en stor lokal eller i en hel byggnad med flera sensorer utplacerade på olika ställen. Att koordiera dessa mätningar och komma överens om en medeltemeratur är i denna typ av nätverk ofta genomfört med hjälp av så kallade konsensusalgoritmer. Även om det är välkänt hur dessa system ska sättas up, är det dock fortfarande oklart hur liknande effekter som gummibandseffekter i bilköer kan undvikas. Om till exempel små störninger i ett nätverk av kopplade agenter bör på en del av nätverket, störningarna ska ha ingen eller liten effekt på andra delar av nätverket. Annars kan små störningarna växa när de reser genom systemet och leder till att hela systemet kraschar.Det anses allmänt att denna typ av (distribuerade) nätverk kommer att bli alltmer vanliga i framtiden och att fler och fler mindre nätverk kopplas ihop till större enheter. Det finns flera exempel på sådana nätverk. Ett exempel är el-nätet som består av flera generatorer och användare. Producerade energin och använda energin måste alltid vara i balans. Annars frekvensen i nätverket är inte den vanliga 50Hz. Därför styras generatorer automatisk för att garantera att frekvensen förblir så nära som möjligt till 50 Hz. Men eftersom en stor mängd andra elproducenter såsom solceller infördes till nätverket att styra frekvensen blir svårare. Liksom strängstabilitet i fordonståg är det viktig att små störningar eller mätbrus i en del av el-nätet inte kommer att ökas när de färdas genom nätet.Detta projekt kommer att undersöka ovan beskrivna ofta både komplexa och distribuerade nätverk och samverkan mellan de ingående enheterna. Vi kommer bland annat att studera hur kommunikationsavbrott mellan enheter och mät- och sensorfel påverkar nätverk. Vi kommer också att studera hur ovan beskrivna köeffekter ska kunna undvikas i nätverk och vi kommer att utveckla nya robusta regleralgoritmer för att säkerställa att gummibandseffekter eller chockvågor inte ska kunna inträffa i moderna tekniska nätverk.