The Role of Population Games in the Design of Optimization-Based Controllers

این کتاب در مورد پیاده سازی تئوری بازی های تکاملی در طراحی کنترل کننده های مبتنی بر بهینه سازی توزیع شده گزارش می دهد. ابتدا، این بحث را توضیح می دهد که چگونه رویکرد کلاسیک بازی جمعیتی می تواند به طراحی کنترل کننده های مبتنی بر بهینه سازی کمک کند و آن را تکمیل کند. این نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از ویژگی‌های این رویکرد برای گسترش قابلیت‌های آن‌ها در حل مسائل بهینه‌سازی توزیع‌شده بهره‌برداری کرد و بازی‌های چگالی را به منظور در نظر گرفتن محدودیت‌های جفت‌شده متعدد و حفظ الزامات اطلاعات غیرمتمرکز بررسی می‌کند. علاوه بر این، یک رابطه نزدیک بین تعاملات احتمالی بین عوامل در یک جمعیت با اشتراک اطلاعات محدود در میان کنترل‌کننده‌های محلی مختلف برقرار می‌کند. همچنین بازی‌های ائتلافی را مورد بحث قرار می‌دهد، با تمرکز بر شاخص قدرت Shapley و روشی جایگزین برای محاسبه دومی پیشنهاد می‌کند که زمان محاسباتی را کاهش می‌دهد، و همچنین روشی متفاوت برای یافتن آن با استفاده از ساختارهای ارتباطی توزیع‌شده. سپس تمام استراتژی‌های پیشنهادی بر روی مشکلات کنترلی مختلف، مانند موارد مربوط به شبکه آبرسانی بارسلون، چندین راکتور مخزن همزن پیوسته، سیستم‌های مختلف وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین و سیستم توزیع آب، آزمایش می‌شوند. این پایان نامه که در سال 2017 در دانشگاه سیاسی کاتالونیا و دانشگاه لس آند مورد بررسی قرار گرفت، در همان سال جایزه بهترین پایان نامه در کنترل را از گروه کنترل کمیته کنترل خودکار اسپانیا (CEA) دریافت کرد.

This book reports on the implementation of evolutionary-game theory in the design of distributed optimization-based controllers. First, it discusses how the classical population-game approach can contribute to and complement the design of optimization-based controllers. It shows how the features of this approach can be exploited to extend their capabilities in the solution of distributed optimization problems, and examines density games in order to consider multiple coupled constraints and preserve the non-centralized information requirements. Furthermore, it establishes a close relationship between the possible interactions among agents in a population with constrained information sharing among different local controllers. It also discusses coalitional games, focusing on the Shapley power index and proposes an alternative method of computing the latter, which reduces computational time, as well as a different way of finding it using distributed communication structures. All the proposed strategies are then tested on various control problems, such as those related to the Barcelona water supply network, multiple continuous stirred tank reactors, various unmanned aerial vehicle systems, and a water distribution system. This thesis, examined at the Universitat Politècnica de Catalunya and Universidad de los Andes in 2017, received the award for best thesis in control from the control group of the Spanish Committee of Automatic Control (CEA) in the same year.