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Bottom-up hybrid control and planning synthesis with application to multi-robot multi-human coordination

Description du projet

Une approche décentralisée du contrôle et de la planification pour les systèmes complexes

Les méthodes de contrôle traditionnelles sont souvent inadaptées aux systèmes complexes comportant de multiples éléments interconnectés. La difficulté à gérer des spécifications contradictoires en temps réel et des contraintes couplées entre les états peut être grande. Le projet BUCOPHSYS, financé par le CER, propose une solution innovante qui permet d’unifier les approches décentralisées du contrôle et de la planification, révolutionnant ainsi les domaines du contrôle et de l’informatique. Plus précisément, il propose une approche décentralisée et ascendante qui comprend trois niveaux d’interaction. Au premier niveau, les agents se coordonnent pour respecter leurs contraintes couplées en communiquant de manière limitée et grâce aux contrôleurs de rétroaction appropriés. Au deuxième niveau, les agents se coordonnent pour s’acquitter mutuellement de leurs tâches distinctes en échangeant les plans correspondants sous forme d’automates. Le troisième niveau d’échange de communications comprend à la fois des informations sur l’état continu et sur les plans distincts/les abstractions.

Objectif

Current control applications necessitate the treatment of systems with multiple interconnected components, rather than the traditional single component paradigm that has been studied extensively. The individual subsystems may need to fulfil different and possibly conflicting specifications in a real-time manner. At the same time, they may need to fulfill coupled constraints that are defined as relations between their states. Towards this end, the need for methods for decentralized control at the continuous level and planning at the task level becomes apparent. We aim here towards unification of these two complementary approaches. Existing solutions rely on a top down centralized approach. We instead consider here a decentralized, bottom-up solution to the problem. The approach relies on three layers of interaction. In the first layer, agents aim at coordinating in order to fulfil their coupled constraints with limited communication exchange of their state information and design of appropriate feedback controllers; in the second layer, agents coordinate in order to mutually satisfy their discrete tasks through exchange of the corresponding plans in the form of automata; in the third and most challenging layer, the communication exchange for coordination now includes both continuous state and discrete plan/abstraction information. The results will be demonstrated in a scenario involving multiple (possibly human) users and multiple robots.
The unification will yield a completely decentralized system, in which the bottom up approach to define tasks, the consideration of coupled constraints and their combination towards distributed hybrid control and planning in a coordinated fashion require for
new ways of thinking and approaches to analysis and constitute the proposal a beyond the SoA and groundbreaking approach to the fields of control and computer science.

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Institution d’accueil

KUNGLIGA TEKNISKA HOEGSKOLAN
Contribution nette de l'UE
€ 1 498 729,00
Adresse
BRINELLVAGEN 8
100 44 Stockholm
Suède

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Région
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 498 729,00

Bénéficiaires (1)