In this paper, we consider two coupled problems for distributed multi-robot systems (MRSs) coordinating with limited field of view (FOV) sensors: adaptive tuning of interaction gains and rejection of sensor attacks. First, a typical shortcoming of distributed control frameworks (e.g., potential fields) is that the overall system behavior is highly sensitive to the gain assigned to relative interactions. Second, MRSs with limited FOV sensors can be more susceptible to sensor attacks aimed at their FOVs, and therefore must be resilient to such attacks. Based on these shortcomings, we propose a comprehensive solution that combines efforts in adaptive gain tuning and attack resilience to the problem of topology control for MRSs with limited FOVs. Specifically, we first derive an adaptive gain tuning scheme based on satisfying nominal pairwise interactions, which yields a dynamic balancing of interaction strengths in a robot's neighborhood. We then model additive sensor and actuator attacks (or faults) and derive H infinity control protocols by employing a static output-feedback technique, guaranteeing bounded L2 gains of the error induced by the attack (fault) signals. Finally, simulation results using ROS Gazebo are provided to support our theoretical findings.


翻译:在本文中,我们考虑了分布式多机器人系统(MRS)与有限视野传感器(FOV)协调的双重问题:对互动收益的适应性调整和对传感器攻击的拒绝。首先,分布式控制框架(例如潜在字段)的典型缺点是,整个系统行为对相对互动的好处高度敏感。第二,有限视野传感器的移动式系统(MRS)更容易受到针对其视野的传感器攻击,因此,必须具有抵御这种攻击的复原力。根据这些缺点,我们提出了一个综合解决方案,将适应性收益调适和攻击复原力的努力与有限视野传感器的地形控制问题结合起来。具体地说,我们首先根据满足名义上的对称互动的适应性增益调整计划(即潜在字段 ), 使机器人附近地区的互动力量产生动态平衡。 我们随后用静态的输出-反馈技术模拟添加式传感器和动作攻击(或过错), 并获得H 无限控制协议。我们用固定输出-反馈技术来保证受约束的L2级的进攻导致的错误(失常值信号)收益。最后,我们用ROS 模拟结果向我们提供了理论支持。

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