In this paper, we propose a method of cooperative control based on immune system in distributed autonomous robotic system(DARS). Immune system is living body's self-protection and self-maintenance system. Thus these features can be applied to decision making of optimal swarm behavior in dynamically changing environment.For the purpose of applying immune system to DARS, a robot is regarded as a B lymphocyte(B cell), each environmental condition as an antigen, and a behavior strategy as an antibody respectively. The executing process of proposed method is as follows. When the environmental codintion changes, a robot select an appropriate beharior stategy. And its behavior stategy is stimulated and suppressed by other robot using communiation. Finally much stimulated strategy is adopted as a swarm behavior strategy. This control scheme is based on clonal selection and idotopic network hypothesis. And it is used for decision making of optimal swarm stragegy.
For the autonomous movement, the optimal pat]1 planning connecting between current and target positions is essential, and the optimal path of mobile robot means obstacle-free and the shortest length path to a target position. Many actual mobile robots should move without any information of surrounded obstacles. This paper suggests a new method of obstacle avoidment which is suitable in unknown environments. This method of obstacle avoidance is designed with a distributed fuzzy control system, and imitates a Potential Field method. A simulation confirms the performance and correctness of the obstacle avoidance.
Sun, Guolin;Boateng, Gordon Owusu;Huang, Hu;Jiang, Wei
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제13권8호
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pp.3821-3841
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2019
Cloud radio access networks (C-RANs) have been regarded in recent times as a promising concept in future 5G technologies where all DSP processors are moved into a central base band unit (BBU) pool in the cloud, and distributed remote radio heads (RRHs) compress and forward received radio signals from mobile users to the BBUs through radio links. In such dynamic environment, automatic decision-making approaches, such as artificial intelligence based deep reinforcement learning (DRL), become imperative in designing new solutions. In this paper, we propose a generic framework of autonomous cell activation and customized physical resource allocation schemes for energy consumption and QoS optimization in wireless networks. We formulate the problem as fractional power control with bandwidth adaptation and full power control and bandwidth allocation models and set up a Q-learning model to satisfy the QoS requirements of users and to achieve low energy consumption with the minimum number of active RRHs under varying traffic demand and network densities. Extensive simulations are conducted to show the effectiveness of our proposed solution compared to existing schemes.
Abstract In this paper, we propose a method of cooperative control based on artifical intelligent system in distributed autonomous robotic system. In general, multi-agent behavior algorithm is simple and effective for small number of robots. And multi-robot behavior control is a simple reactive navigation strategy by combining repulsion from obstacles with attraction to a goal. However when the number of robot goes on increasing, this becomes difficult to be realized because multi-robot behavior algorithm provide on multiple constraints and goals in mobile robot navigation problems. As the solution of above problem, we propose an architecture of fuzzy system for each multi-robot speed control and fuzzy-neural network for obstacle avoidance. Here, we propose an architecture of fuzzy system for each multi-robot speed control and fuzzy-neural network for their direction to avoid obstacle. Our focus is on system of cooperative autonomous robots in environment with obstacle. For simulation, we divide experiment into two method. One method is motor schema-based formation control in previous and the other method is proposed by this paper. Simulation results are given in an obstacle environment and in an dynamic environment.
This paper presents the development of a control architecture for the autonomous underwater vehicle (AUV) with VARIVEC (variable vector) propeller. Moreover this paper also describes the new technique of controlling the servomotors using the Field Programmable Gate Array (FPGA). The AUVs are being currently used fur various work assignments. For the daily measuring task, conventional AUV are too large and too heavy. A small AUV will be necessary for efficient exploration and investigation of a wide range of a sea. AUVs are in the phase of research and development at present and there are still many problems to be solved such as power resources and underwater data transmission. Further, another important task is to make them smaller and lighter for excellent maneuverability and low power. Our goal is to develop a compact and light AUV having the intelligent capabilities. We employed the VARIVEC propeller system utilizing the radio control helicopter elements, which are swash plate and DC servomotors. The VARIVEC propeller can generate six components including thrust, lateral force and moment by changing periodically the blade angle of the propeller during one revolution. It is possible to reduce the number of propellers, mechanism and hence power sources. Our control tests were carried out in an anechoic tank which suppress the reflecting effects of the wall surface. We tested the developed AUV with required performance. Experimental results indicate the effectiveness of our approach. Control of VARIVEC propeller was realized without any difficulty.
This paper presents the fault detection and diagnosis(FDD) algorithm to enhance reliability of a longitudinal controller for an autonomous All-Terrain Vehicle(ATV). The FDD is designed to monitor and identify faults which may occur in distributed hardware used for longitudinal control, e.g., DSPs, CAN, sensors, and actuators. The proposed FDD is an integrated approach of decentralized and centralized FDD. While the former is processed in a DSP and suitable to detect faults in a single hardware, it is sensitive to noise and disturbance. On the other hand, the latter is performed via communication and it detects and diagnoses faults through analyzing concurrent performances of multiple hardware modules, but it is limited to isolate faults specifically in terms of components in the single hardware. To compensate for disadvantages of each FDD approach, two layered structure including both decentralized and centralized FDD is proposed and it allows us to make more robust fault detection and more specific fault isolation. The effectiveness of the proposed method will be validated experimentally.
본 논문에서는 면역 시스템에 기반한 자율분산로봇 시스템의 협조 제어 및 군행동 전략의 결정 방법을 제안한다. 면역 시스템은 생체의 자기보호 및 유지시스템이다. 면역 시스템의 유용한 성질은 동적으로 변하는 환경에서 최적의 군행동을 결정하는 문제에 적용 가능하다. 면역 시스템을 자율분산로봇 시스템에 적용하기 위하여 로봇은 B-세포로 환경조건은 항원으로 행동 전략은 항체로 제어파라미터는 T-세포로 각각 모델링 하였다, 환경(항원)변화가 감지되면 각 로봇은 적절한 행동전략(항체)을취한다. 이행동전략은 다른 로봇과의 통신에 의하여 자극 또는 억제을 받는다.(면역 네트워크) 최정적으로 많은 자극을 받은 전략이 군행동 전략으로 채택된다. 이 제어방법은 클론선택과 면역네트워크 가설에 기반을 둔것으로서 최적의 군행동 전략을 결정하는데 이용된다. 또한 제어 파라미터로서 T-세포 모델을 추가함으로서 동적인 환경에서 로봇의 적응능력이 향상되었다.
In this paper, an obstacle avoidance algorithm is proposed for a network-based robot considering network delay by distribution. The proposed algorithm is based on the VFH(Vector Field Histogram) algorithm, and for the network-based robot system, in which it is assumed robot localization information is transmitted through network communication. In this paper, target vector for the VFH algorithm is estimated through the robot localization information and the measurement of its delay by distribution. The delay measurement is performed by time-stamp method. To synchronize all local clocks of the nodes distributed on the network, a global clock synchronization method is adopted. With the delay measurement, the robot localization estimation is performed by calculating the kinematics of the robot. The validation of the proposed algorithm is performed through the performance comparison of the obstacle avoidance between the proposed algorithm and the existing VFH algorithm on the network-based autonomous mobile robot.
Recent advances in electronics have enabled various conventional products to incorporate with numerous powerful microcontroller. Generally, an embedded system is a computer system designed for specific control functions within a larger system, often with real-time computing constraints. The growing performance and reliability of hardware components and the possibilities brought by various design method enabled implementing complex functions that improve the comport of the system's occupant as well as their safety. A cyber physical system (CPS) is a system featuring a tight combination of, and coordination between, the system's computational and physical elements. The concept of cyber physical system, including physical elements, cyber elements, and shared networks, has been introduced due to two general reasons: design flexibility and reliability. This paper presents a cyber physical system where system components are connected to a shared network, and control functions are divided into small tasks that are distributed over a number of embedded controllers with limited computing capacity. In order to demonstrate the effectiveness of cyber physical system, an unmanned forklift with autonomous obstacle avoidance ability is implemented and its performance is experimentally evaluated.
This paper proposes a voltage compensation device direct control strategy to realize the distributed, autonomous voltage control of the distribution system, which based on voltage data collected from customers of the remote site under the ubiquitous-based distribution system. In the proposed method, The ULTC and the SVR(Step Voltage Regulator)s compensate autonomously the voltage for self-compensation area based on the voltage data furnished from the ubiquitous device of customers. Also, the SVRs overcome the limit of single-operation of ULTC by the interlocking operation with the ULTC and enhance the voltage compensation capability for the customer. In particular, an optimization design method and a fuzzy design method are compared to determine the effective control method of the voltage compensator under the ubiquitous-based on-line operation environments. In fuzzy method, the tap of voltage compensator is defined as output member. Finally, the proposed two methods are implemented in Visual C++ MFC, the effectiveness is proved by simulation based on the worst virtual voltage data. Also, an optimal voltage compensation strategy is determined under on-line environments based on analyzed results.
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