BIO INSPIRED COOPERATIVE PREY HUNTING FOR MULTI AGENT SYSTEM. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thesis_eprints.pdf Restricted to Repository staff only until 23 August 2023. Download (5MB)

Arabic Abstract

الاسم: محمد مذكر قمر عنوان الرسالة: اصتياد الفريسة الجماعية مستوحيا بيولوجيًا للنظام متعدد العوامل التخصص الرئيسي: هندسة الضوابط والأجهزة تاريخ الشهادة: مايو 2022 في هذه الأطروحة، يتم تنفيذ خوارزمية قائمة على التكيف مع الانتشار المستوحى بيولوجيًا لسرب الطائرات بدون طيار. سرب الطائرات بدون طيار بحثًا عن الطعام وللبحث عن هدف مرغوب فيه يظهر سلوكًا تعاونيًا. السرب قادر على الهروب في حالة هجوم مفترس باستخدام موازن ثم دمج الخوارزمية. تم تصميم خوارزميات التنقل للتبديل بسرعة إلى الوضع المطلوب للبحث عن الطعام والتهرب بناءً على الظروف البيئية. علاوة على ذلك، تم وضع نموذج لاستراتيجية الصيد التعاوني للحيوانات المفترسة المتعددة. هذا مستوحى أيضًا من السلوك البيولوجي الذي تظهره بعض الأسماك والحيوانات. تم تصميم استراتيجية الصيد باستخدام نموذج انتقال الحالة. يتم نمذجة السرب والحيوانات المفترسة باستخدام نماذج الطائرات بدون طيار غير المنضبطة المحبوكة في شبكة تكيفية بحيث تظهر الطائرات بدون طيار سلوكًا بيولوجيًا أثناء التنقل. هذا النهج يشبه حرب الطائرات بدون طيار في مجال القتال الجوي. لوضعها في السياق، نهدف في هذه الأطروحة إلى استخدام خوارزميات مستوحاة من الأحياء للتنقل في الطائرات بدون طيار جنبًا إلى جنب مع تصميم وحدة تحكم مثالية لضمان تتبع مسار الطائرات بدون طيار. تم تصميم الملاحة الكاملة لمحاكاة سيناريوهات الحرب، حيث تقوم مجموعة من الطائرات بدون طيار بمهمة تحقيق هدف ويتم مهاجمتها من قبل الطائرات بدون طيار للعدو. لتقريب البيئة مع سيناريو العالم الحقيقي، تم إضافة عقبات غير منتظمة مثل المباني والأشجار، والتي يتجنب الوكلاء الاصطدام بها أثناء التنقل. أضفنا أيضًا منطقة اضطراب الرياح التي تحاكي العاصفة أو الأعاصير في العالم الحقيقي لزيادة التعقيد في البيئة. أسطول الطائرات بدون طيار قادر على التهرب من الهجوم باستخدام خوارزمية التهرب المعرفي. وبالمثل، تشكل الطائرات بدون طيار المفترسة أيضًا مجموعات وتتعاون للقبض على السرب ومهاجمته بالنظر إلى أعدائه. يتم إجراء عمليات المحاكاة لكل من الهجوم الفردي والمتعدد للمفترسات. تظهر النتائج فعالية العمل.

English Abstract

Full Name : MD MUZAKKIR QUAMAR Thesis Title: : Bio-Inspired Cooperative Prey Hunting for Multi Agent system Major Field: : Controls and Instrumentation Engineering Date of Degree: : May 2022 In this thesis, a biologically inspired diffusion adaptation-based algorithm is implemented for swarm of UAVs. The swarm of UAVs in pursuit of food, forage to a desired target exhibiting cooperative behaviour. The swarm is capable of evading in case of a predator attack using Adapt and then combine algorithm. The navigation algorithms are designed to swiftly switch to desired mode of foraging and evasion based on the environmental conditions. Further a cooperative hunting strategy for multi predator is modelled. This is also inspired by the biological behaviour exhibited by some fishes and animals. The hunting strategy is modelled using state transition model. The swarm and predator are modelled using nonholonomic UAV models knitted in an adaptive network such that the UAVs exhibit biological behaviour during the navigation. This approach is like war of drones in an air combat field. To put in context, in this thesis we aim to use bio inspired algorithms for the navigation of UAVs along with design of an optimal controller to ensure the trajectory tracking of the UAVs. The complete navigation is designed to emulates the scenarios of warfare, where a group of UAVs are on a mission of accomplish a target and is attacked by enemy UAVs. To approximate the environment with real world scenario we add unstructured obstacle such as buildings or trees, which the agents avoid colliding during the navigation. We also added a wind turbulence zone that emulates storm or typhoon in real world to increase the complexity in the environment. The fleet of UAVs is capable of evading the attack using cognitive evasion algorithm. Similarly, the predator UAVs also form groups and cooperate to trap and attack the swarm considering its enemies. Simulations are performed for both single and multi-predator attack. The results exhibit the effectiveness of the work.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering
Department:	College of Engineering and Physics > Control and Instrumentation Engineering
Committee Advisor:	ElFerik, Sami
Committee Members:	Abdulwahed, Abdulaziz Saif and Al Dhaifallah, Mujahed Mohammad
Depositing User:	MD MUZAKKI QUAMAR (g201806920)
Date Deposited:	23 Aug 2022 05:59
Last Modified:	23 Aug 2022 05:59
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142209

Available Versions of this Item

• BIO INSPIRED COOPERATIVE PREY HUNTING FOR MULTI AGENT SYSTEM. (deposited UNSPECIFIED)
  • BIO INSPIRED COOPERATIVE PREY HUNTING FOR MULTI AGENT SYSTEM. (deposited 23 Aug 2022 05:59) [Currently Displayed]