No description available.

<p>As the complexity of vehicle control-systems increases, the amount of information that these systems are intended to handle also increases. This thesis provides concepts relating to real-time database management systems to be used in such control-systems. By integrating a real-time database management system into a vehicle control-system, data management on a higher level of abstraction can be achieved. Current database management concepts are not sufficient for use in vehicles, and new concepts are necessary. A case-study at Volvo Construction Equipment Components AB in Eskilstuna, Sweden presented in this thesis, together with a survey of existing database platforms confirms this. The thesis specifically addresses data access issues by introducing; (i) a data access method, denoted database pointers, which enables data in a real-time database management system to be accessed efficiently. Database pointers, which resemble regular pointers variables, permit individual data elements in the database to be directly pointed out, without risking a violation of the database integrity. (ii) two concurrency-control algorithms, denoted 2V-DBP and 2V-DBP-SNAP which enable critical (hard real-time) and non-critical (soft real-time) data accesses to co-exist, without blocking of the hard real-time data accesses or risking unnecessary abortions of soft real-time data accesses. The thesis shows that 2V-DBP significantly outperforms a standard real-time concurrency control algorithm both with respect to lower response-times and minimized abortions. (iii) two concepts, denoted substitution and subscription queries that enable service- and diagnostics-tools to stimulate and monitor a control-system during run-time. The concepts presented in this thesis form a basis on which a data management concept suitable for embedded real-time systems, such as vehicle control-systems, can be built. </p> / <p>Ett modernt fordon är idag i princip helt styrt av inbyggda datorer. I takt med att funktionaliteten i fordonen ökar, blir programvaran i dessa datorer mer och mer komplex. Komplex programvara är svår och kostsam att konstruera. För att hantera denna komplexitet och underlätta konstruktion, satsar nu industrin på att finna metoder för att konstruera dessa system på en högre abstraktionsnivå. Dessa metoder syftar till att strukturera programvaran idess olika funktionella beståndsdelar, till exempel genom att använda så kallad komponentbaserad programvaruutveckling. Men, dessa metoder är inte effektiva vad gäller att hantera den ökande mängden information som följer med den ökande funktionaliteten i systemen. Exempel på information som skall hanteras är data från sensorer utspridda i bilen (temperaturer, tryck, varvtal osv.), styrdata från föraren (t.ex. rattutslag och gaspådrag), parameterdata, och loggdata som används för servicediagnostik. Denna information kan klassas som säkerhetskritisk eftersom den används för att styra beteendet av fordonet. På senare tid har dock mängden icke säkerhetskritisk information ökat, exempelvis i bekvämlighetssystem som multimedia-, navigations- och passagerarergonomisystem.</p><p>Denna avhandling syftar till att visa hur ett datahanteringssystem för inbyggda system, till exempel fordonssystem, kan konstrueras. Genom att använda ett realtidsdatabashanteringssystem för att lyfta upp datahanteringen på en högre abstraktionsnivå kan fordonssystem tillåtas att hantera stora mängder information på ett mycket enklare sätt än i nuvarande system. Ett sådant datahanteringssystem ger systemarkitekterna möjlighet att strukturera och modellera informationen på ett logiskt och överblickbart sätt. Informationen kan sedan läsas och uppdateras genom standardiserade gränssnitt anpassade förolika typer av funktionalitet. Avhandlingen behandlar specifikt problemet hur information i databasen, med hjälp av en concurrency-control algoritm, skall kunna delas av både säkerhetskritiska och icke säkerhetskritiska systemfunktioner i fordonet. Vidare avhandlas hur information kan distribueras både mellan olika datorsystem i fordonet, men också till diagnostik- och serviceverktyg som kan kopplas in i fordonet.</p>

Thesis (PhD (Biochemistry))--University of Stellenbosch, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: Metabolic Control Analysis (MCA) provides a powerful quantitative framework for understanding and explaining the control and regulation within a cellular system. MCA allows the global control of a steady-state system to be quantified in terms of control coeficients, which we can express in terms of the local properties referred to as elasticity coeficients. MCA relates elasticities to control coeficients through a matrix inversion, thus allowing scientists to predict and quantify how the kinetics of the individual enzymes affect the systemic behaviour of cellular systems. Traditionally we solved this problem numerically, while we used algebraic and symbolic control analysis techniques less frequently. By using symbolic algebraic computation we present a general implementation of the symbolic matrix inversion of MCA, known as SymCA, which requires only the description of any allosteric modifier interactions and the stoichiometry of a cellular system. The algebraic expressions generated allow an in-depth analysis of the distribution of the control within a system and also of the parameters which exhibit the greatest effect on this control distribution. This also applies when the exact values for the elasticities or control coeficients are unknown. We have demonstrated that by quantifying the control patterns, referred to as `routes of regulation', inherent in all control coeficient expressions, we can gain insight into how perturbations are propagated through a cellular system and which regulatory pathways are favoured under changing conditions. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Metaboliese Kontrole-Analise (MKA) bied 'n kragtige kwantitatiewe raamwerk om die beheer en regulering binne sellulere sisteme te verstaan en te verduidelik. 'n Sleutelaspek van MKA is dat die globale beheer van 'n sisteem met 'n bestendige toestand gekwantifiseer kan word in terme van kontrole-koefisente en dat hierdie koefisente uitgedruk kan word in terme van die sisteem se lokale eienskappe, genaamd elastisiteitskoefisente. Deur van matriksinversie gebruik te maak kan MKA die verband tussen elastisiteitskoefisente en kontrole-koefisente aflei wat mens in staat stel om te sien hoe die kinetika van die individuele ensiemreaksies die sisteemgedrag op sellulere vlak beinvloed. Die probleem word tradisioneel hoofsaaklik op numeriese wyse bereken terwyl die gebruik van algebraiese en simboliese kontrole-analise minder gereeld gebruik word. In hierdie proefskrif verskaf ons, deur van simboliese algebraiese metodes gebruik te maak, 'n generiese implementasie van die simboliese matriksinversie van MKA, genaamd SymCA, wat slegs 'n beskrywing van 'n sellulere sisteem se allosetriese interaksies en die stoichiometrie benodig. Die algebraiese uitdrukkings sodanig gegenereer stel mens in staat om 'n in-diepte analise te doen om vas te stel waar die beheer binne 'n sisteem le, asook watter parameters die grootste effek op die kontrole-verspreiding het. Dit geld selfs in die geval waar die presiese waardes van die elastisiteitskoefisente of kontrole-koefisente onbekend is. Hierdie proefskrif demonstreer hoe die kwantifisering van kontrole-patrone, ook gesien as 'roetes van regulering', wat inherent is aan kontrole-koefisent vergelykings, mens in staat stel om te sien hoe perturbasies in 'n sellulere sisteem voortplant en watter regulatoriese paaie bevoordeel word onder veranderde kondisies.

Examensarbetets syfte var att skapa ett generellt mät- och styrsystem som är möjligt att fjärrstyra över Internet. Systemet består av en kontrolldator och ett antal separata moduler, vilka var och en realiserar någon typ av mät- eller styrfunktion. Användningsområdet för ett sådant system är brett; det kan exempelvis användas inom automation av bostäder, för process-övervakning och styrning inom tillverkningsindustrin, eller inom under-hållningsbranschen.Eftersom ett fullt utbyggt system kan bestå av ett drygt 100-tal olika mo-duler, är det här examensarbetet av praktiska skäl begränsat till att rea-lisera en handfull av dessa. Då systemet är enkelt att skala upp, är den be-gränsningen i antalet realiserade moduler i prototypsystemet inget som påverkar de erhållna resultaten. Exempel på storheter som kan övervakas är temperatur, avstånd, lufttryck och ljusstyrka. Styrning kan ske av bland annat servomotorer, lampor och allmänna digitala utgångar.På kontrolldatorn körs en webbserver och styrning och avläsning av de anslutna modulerna sker från en ansluten webbklient. På webbservern finns även en webbkamera, vilken kan visa resultaten av de kommandon som ges från webbklienten.Resultaten från användningen av prototypsystemet visar att konstruk-tionerna fungerar och att systemets fördröjningar är relativt små. Att styra snabba realtidsförlopp är dock inte möjligt, men processer och system med blygsammare hastighetskrav är högst lämpade kandidater att styras och kontrolleras av detta system. / The purpose of this thesis work was to create a general measurement and control system, which is remotely controlled using Internet. The system comprises a controlling computer and several separate modules, each one realizing one or more measurement and control tasks. The possibilities of such a system are wide. It could be used for home automation, industrial process control or by the entertainment business. For example, the system can implement measurement of temperature, distance, pressure and light and control servos, lamps and general digital outputs.A fully implemented system comprises over 100 separate modules, so for practical reasons this thesis work was restricted to only implementing and demonstrating a few of those modules. Since the system is easily scalable, this was a minor restriction, which did not negatively affect the results.The results show that the system works and in general the latency is low. Fast real time processes will not work, but most applications with more moderate timing demands are ideally suited for this system.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Kungliga Tekniska högskolan, 2009. / Härtill 5 uppsatser.

Nowadays, many researchers are developing several useful prototypes to control robots by AR/VR devices. However, the robots they used are all ROS supported and the prototypes do not have a feedback mechanism to achieve error compensation. For industrial robots, there have lots of type robots do not support ROS and serve production line from many years ago. It is a challenge that how to connect these legacy robots with new AR/VR technology to achieve both human-robot collaboration and cost-saving. This thesis describes a series of works developed in order to control a non-ROSsupported industrial robot, KUKA KR6 R700 Sixx, by Unity graphic interface. The main goal of this thesis work is to establish a backend system structure to support control commands from Unity that can be executed by the robot. Furthermore, a compensation mechanism with closed-loop function is developed, which can adjust if the feedback data of the final robot pose is out of the tolerance scope. In order to achieve this, some available code packages and Unity assets are applied i.e. rosbridge_suite, ROS# and KukaRosCommunication. Moreover, some useful functions are also developed to achieve i.e. pick and place. To understand the availability of the system, two tests have been completed: compensation mechanism test and system delay test. The compensation mechanism test result shows that more than 98% position error can be compensated. The system time delay test result shows that the system needs further development to achieve real-time control. / Nuförtiden utvecklar många forskare flera användbara prototyper för att kontrollera robotar med AR / VR-enheter. De robotar som används är alla ROS-stödda och prototyperna har ingen feedbackmekanism för att uppnå felkompensering. För industrirobotar finns det många typer av robotar som inte stödjer ROS men används flitigt i produktionslinjen sedan många tillbaka. Det är idag en utmaning att kunna koppla de äldre robotarna till AR / VR-teknik för att kunna uppnå ett sammarbete mellan människa och robot men även att kunna hålla en låg kostnadsbesparing. Denna avhandling beskriver en serie arbeten som är utvecklade för att styra en icke ROS-stödd industrirobot, KUKA KR6 R700 Sixx, med hjälp av Unity (ett grafiskt gränssnitt). Huvudmålet med denna avhandling är att etablera en backendsystemstruktur för att stödja kontrollkommandon från Unity som i sin tur kan utföras av roboten. Vidare så utvecklas en kompensationsmekanism med en sluten slingfunktion, som i sin tur kan justeras om återkopplingsdatan för det slutliga robotläget är utanför toleransomfånget. För att kunna uppnå detta tillämpades vissa tillgängliga kodpaket och Unity tillgångar, dvs. rosbridge_suite, ROS# och KukaRosOpenCommunication. Dessutom utvecklades också några användbara funktioner för att kunna plocka och placera. För att kunna förstå systemets tillgänglighet genomfördes två st test: kompensationsmekanismtest och systemfördröjningstest. Testresultatet av kompensationsmekanismen visar att mer än 98% positionsfel kan kompenseras. Resultatet av systemets tidsfördröjning visar att systemet behöver ytterligare utveckling för att kunna uppnå realtidskontroll.

The objective of this master thesis was the performance analysis of a non-conventional heating system layout based on a propane heat pump unit. The objective had been pursued by monitoring and modelling the system. First, the project focused on monitoring the system, since for a correct modelling it was necessary to have all the data of the system. For this, the first step was to identify the necessary variables for the complete analysis, being temperatures and pressures as necessary as data for the calculation of power, flows and energetic analyses. The system, located in Åkersberga (Sweden), was instrumented for monitoring purposes with a combination of ClimaCheck solution and prototypes of low-cost wireless temperature sensors designed and developed at KTH Energy Technology lab. The second phase of the project was the collection of this data as well as its storage, these measures that also include multiple weather sources of ambient temperatures, relative humidity, wind speed and solar radiation are collected in a database. In addition, a web interface had been developed at KTH for displaying and processing the measurements. Once the installation was correctly monitored, the project focused on the modelling of the installation. The Heat Pump unit was modelled by means of IMST-ART. IMST-ART is an advanced software developed by the Polytechnic University of Valencia for the analysis and optimization of refrigeration equipment and components. With IMST-ART, therefore, the construction of a model with which to obtain results that approximates as much as possible to the data measured in the installation was carried out. IV The model of the heating systems was modelled by means of TRNSYS. This model included the heat pump, previously modelled with IMST-ART, the two storage tanks and all the other components of the system. Finally, this model was used to perform a parametric study to investigate the possibility of adopting this system layout to a system with storage tanks of more conventional sizes. So, starting from a system layout that was the result of a partial heating system renovation, after analysing the performance through the monitoring and modelling activity, a parametric study was performed to analyse the system performance with focus on possible improvement of the system control and optimization of components. / Syftet med detta examensarbete var att utföra en prestationsanalys av ett icke-konventionellt uppvärmningssystem utformat på en propanvärmepumpenhet. Projektet har bedrivits genom övervakning och modellering av systemet. Först, fokuserade projektet på att övervaka systemet. Detta var nödvändigt för att ha alla data i systemet för korrekt modellering. Övervakning var det första steget i att identifiera de nödvändiga variablerna för den fullständiga analysen. Temperatur och tryck är nödvändiga indata för beräkning av effekt, flöden och energiska analyser. Systemet, som ligger i Åkersberga (Sverige), hade instrument för övervakning som utgjordes av en kombination på en ClimaCheck-lösning och prototyper av billiga trådlösa temperatursensorer konstruerade och utvecklade på KTH Energy Technology. Den andra fasen av projektet var insamlingen av dessa data samt dess lagring. Insamlingen innehåller också flera källor för vädermätningar av omgivande temperaturer, relativ fuktighet, vindhastighet och solstrålning samlas i en databas. Därtill ett webbgränssnitt som har utvecklas av KTH för att visa och bearbeta mätningarna. När installationen var korrekt övervakad, fokuserade projektet på modellering av installationen. Värmepumpenheten modellerades med hjälp av IMST-ART. IMST-ART är en avancerad programvara utvecklad av Polytechnic University of Valencia för analys och optimering av kylutrustning och komponenter. Med IMST-ART utfördes därför konstruktionen av en modell för att erhålla resultat som approximerar så mycket som möjligt till de data som mättes i installationen. Modellen av värmesystemen modellerades med hjälp av TRNSYS. Denna modell inkluderade värmepumpen, tidigare modellerad med IMST-ART, de två lagringstankarna och alla andra komponenter i systemet. Slutligen användes denna modell för att utföra en parametrisk studie för att undersöka möjligheten att anta denna systemlayout till ett system med lagringstankar av mer konventionella storlekar. Så, från en systemlayout som var resultatet av delvis återställning av uppvärmningsystemet, efter att ha analyserat prestanda genom övervaknings- och modelleringsaktiviteten, genomfördes en parametrisk studie för att analysera systemets prestanda med fokus på möjliga förbättringar av systemstyrning och optimering av komponenter

Lagrangian floats are autonomous drifting buoys that ideally behave identicalto the surrounding water particles in the water column. Existing examples ofLagrangian floats are often costly and heavy, carrying expensive sensor anddata collection equipment, which prevents their scalability to larger fleets orbroader usage. There is significant oceanographic benefit to be expected fromthe deployment of a larger group of Lagrangian floats operating together tosample the environment during mission times of weeks or months, such asthe tracing of interval waves. The development of such a fleet of Lagrangianfloats realistically requires a scalable and low cost design, focused rather on asimple mechanical and low weight structure as opposed to elaborate sensingequipment. Therefore, the aim of this thesis is to firstly develop a designtool that allows user-friendly dimensioning of a Lagrangian float accordingto necessary conditions of feasibility. Secondly, this thesis presents a controlmechanism to autonomously adjust the float’s buoyancy. The control shouldfacilitate two operational modes: keeping a target depth in the presence ofdisturbances or uncertainties, and profiling the water column over a longperiod of time while neither consuming excessive energy nor risking the loss ofsignificant data collection. Future work will entail the mechanical realizationof the suggested prototype as well as improved nonlinear or adaptive controltechniques ideally tailored for internal wave trajectory following. / Lagrangska flöten är autonoma drivande bojar som idealiskt uppträder ochdriver likt de omgivande vattenpartiklarna i vattenpelaren. Existerande Lagrangskaflöten är ofta dyra, stora och tunga, med avancerade sensor och datainsamling,vilket förhindrar skalbarhet till större flottor och/eller bredare användning.Det finns en betydande oceanografisk fördel med utplaceringen av en störregrupp Lagrangska flöten som arbetar tillsammans för att mäta miljön undermissionstider på upp till veckor eller månader, som spårning av intervallvågor.Utveckling av en sådan flotta Lagrangska flöten kräver realistiskt en skalbaroch lågkostnadsdesign, snarare fokuserad på en enkel mekanik och låg vikti motsats till dagens avancerade flöten. Syftet med denna studie att delsutveckla ett designverktyg som tillåter användarvänlig dimensionering aven Lagrangska flöten enligt specifika förutsättningar för speciella missioner.För det andra att presentera en robust reglerstrategi för att autonomt justeraflottörens deplacement. Regulatorn skall hantera två driftslägen: dels atthålla ett måldjup i närvaro av störningar eller osäkerheter samt dels attprofilera vattenspelaren under en lång tid energisnålt utan att riskera attförlora/missa betydande datainsamling. Framtida arbete kommer att fokuseraprototypframtagning, testning samt förbättrade anpassningsbara reglertekniker,skräddarsydda för att monitorer interna vågor.

This dissertation is concerned with three problems within the field of optimization for agent--based systems. Firstly, the inverse optimal control problem is investigated for the single-agent system. Given a dynamic process, the goal is to recover the quadratic cost function from the observation of optimal control sequences. Such estimation could then help us develop a better understanding of the physical system and reproduce a similar optimal controller in other applications. Next, problems of optimization over networked systems are considered. A novel differential game approach is proposed for the optimal intrinsic formation control of multi-agent systems. As for the credit scoring problem, an optimal filtering framework is utilized to recursively improve the scoring accuracy based on dynamic network information. In paper A, the problem of finite horizon inverse optimal control problem is investigated, where the linear quadratic (LQ) cost function is required to be estimated from the optimal feedback controller. Although the infinite-horizon inverse LQ problem is well-studied with numerous results, the finite-horizon case is still an open problem. To the best of our knowledge, we propose the first complete result of the necessary and sufficient condition for the existence of corresponding LQ cost functions. Under feasible cases, the analytic expression of the whole solution space is derived and the equivalence of weighting matrices is discussed. For infeasible problems, an infinite dimensional convex problem is formulated to obtain a best-fit approximate solution with minimal control residual, where the optimality condition is solved under a static quadratic programming framework to facilitate the computation. In paper B, the optimal formation control problem of a multi-agent system is studied. The foraging behavior of N agents is modeled as a finite-horizon non-cooperative differential game under local information, and its Nash equilibrium is studied. The collaborative swarming behaviour derived from non-cooperative individual actions also sheds new light on understanding such phenomenon in the nature. The proposed framework has a tutorial meaning since a systematic approach for formation control is proposed, where the desired formation can be obtained by only intrinsically adjusting individual costs and network topology. In contrast to most of the existing methodologies based on regulating formation errors to the pre-defined pattern, the proposed method does not need to involve any information of the desired pattern beforehand. We refer to this type of formation control as intrinsic formation control. Patterns of regular polygons, antipodal formations and Platonic solids can be achieved as Nash equilibria of the game while inter-agent collisions are naturally avoided. Paper C considers the credit scoring problem by incorporating dynamic network information, where the advantages of such incorporation are investigated in two scenarios. Firstly, when the scoring publishment is merely individual--dependent, an optimal Bayesian filter is designed for risk prediction, where network observations are utilized to provide a reference for the bank on future financial decisions. Furthermore, a recursive Bayes estimator is proposed to improve the accuracy of score publishment by incorporating the dynamic network topology as well. It is shown that under the proposed evolution framework, the designed estimator has a higher precision than all the efficient estimators, and the mean square errors are strictly smaller than the Cramér-Rao lower bound for clients within a certain range of scores. / I denna avhandling behandlas tre problem inom optimering för agentbaserade system. Inledningsvis undersöks problemet rörande invers optimal styrning för ett system med en agent. Målet är att, givet en dynamisk process, återskapa den kvadratiska kostnadsfunktionen från observationer av sekvenser av optimal styrning. En sådan uppskattning kan ge ökad förståelse av det underliggande fysikaliska systemet, samt vara behjälplig vid konstruktion av en liknande optimal regulator för andra tillämpningar. Vidare betraktas problem rörande optimering över nätverkssystem. Ett nytt angreppssätt, baserat på differentialspel, föreslås för optimal intrinsisk formationsstyrning av system med fler agenter. För kreditutvärderingsproblemet utnyttjas ett filtreringsramverk för att rekursivt förbättra kreditvärderingens noggrannhet baserat på dynamisk nätverksinformation. I artikel A undersöks problemet med invers optimal styrning med ändlig tidshorisont, där den linjärkvadratiska (LQ) kostnadsfunktionen måste uppskattas från den optimala återkopplingsregulatorn. Trots att det inversa LQ-problemet med oändlig tidshorisont är välstuderat och med flertalet resultat, är fallet med ändlig tidshorisont fortfarande ett öppet problem. Så vitt vi vet presenterar vi det första kompletta resultatet med både tillräckliga och nödvändiga villkor för existens av en motsvarande LQ-kostnadsfunktion. I fallet med lösbara problem härleds ett analytiskt uttryck för hela lösningsrummet och frågan om ekvivalens med viktmatriser behandlas. För de olösbara problemen formuleras ett oändligtdimensionellt konvext optimeringsproblem för att hitta den bästa approximativa lösningen med den minsta styrresidualen. För att underlätta beräkningarna löses optimalitetsvillkoren i ett ramverk för statisk kvadratisk programmering. I artikel B studeras problemet rörande optimal formationsstyrning av ett multiagentsystem. Agenternas svärmbeteende modelleras som ett icke-kooperativt differentialspel med ändlig tidshorisont och enbart lokal information. Vi studerar detta spels Nashjämvikt. Att, ur icke-kooperativa individuella handlingar, härleda ett kollaborativt svärmbeteende kastar nytt ljus på vår förståelse av sådana, i naturen förekommande, fenomen. Det föreslagna ramverket är vägledande i den meningen att det är ett systematiskt tillvägagångssätt för formationsstyrning, där den önskade formeringen kan erhållas genom att endast inbördes justera individuella kostnader samt nätverkstopologin. I motstat till de flesta befintliga metoder, vilka baseras på att reglera felet i formeringen relativt det fördefinierade mönstret, så behöver den föreslagna metoden inte på förhand ta hänsyn till det önskade mönstret. Vi kallar denna typ av formationsstyrning för intrinsisk formationsstyrning. Mönster så som regelbundna polygoner, antipodala formeringar och Platonska kroppar kan uppnås som Nashjämvikter i spelet, samtidigt som kollisioner mellan agenter undviks på ett naturligt sätt. Artikel C behandlar kreditutvärderingsproblemet genom att lägga till dynamisk nätverksinformation. Fördelarna med en sådan integrering undersöks i två scenarier. Då kreditvärdigheten enbart är individberoende utformas ett optimalt Bayesiskt filter för riskvärdering, där observationer från nätverket används för att tillhandahålla en referens för banken på framtida finansiella beslut. Vidare föreslås en rekursiv Bayesisk estimator (stickprovsvariabel) för att förbättra noggrannheten på den skattade kreditvärdigheten genom att integrera även den dynamiska nätverkstopologin. Inom den föreslagna ramverket för tidsutveckling kan vi visa att, för kunder inom ett visst intervall av värderingar, har den utformade estimatorn högre precision än alla effektiva estimatorer och medelkvadrafelet är strikt mindre än den nedre gränsen från Cramér-Raos olikhet. / <p>QC 20190603</p>

In this thesis, we develop methods leading towards the distributed control of spatio-temporally constrained systems. Overall, we focus on two different approaches: a model predictive control approach and an approach based on ensuring set-invariance via control barrier functions. Developing a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems is challenging since multiple subsystems are interconnected via time-varying state constraints. Often, such constraints are only implicitly given as logic formulas, for example in Signal Temporal Logic (STL). Our approach to dealing with spatio-temporal constraints is as follows. We aim at combining the computational efficiency of low-level feedback controllers with planning algorithms. Low-level feedback controllers shall ensure the satisfaction of parts of spatio-temporal constraints such as coupling state constraints or short term time-constraints. In contrast, planning algorithms account for those parts that require computationally intense planning operations. Powerful low-level controllers can simplify the planning task significantly. For this reason, the focus of this thesis is on the development of low level feedback controllers.  In the first part, we focus on handling coupling state constraints using a model predictive control (MPC) approach. Commonly, the distributed handling of coupling state constraints requires a sequential or iterative MPC scheme which however is computationally time-intense. We address this issue by employing consistency constraints to develop a parallelized distributed model predictive controller (DMPC). By using consistency constraints, each subsystem guarantees to its neighbors that its states stay within a particular neighborhood around a reference trajectory. Furthermore, we propose extensions to robust and iterative schemes. Building up on this, also systems with bounded dynamic couplings can be controlled. In the second part, we focus on methods for ensuring set-invariance. In particular, we focus on control barrier functions (CBF). We show how spatio-temporal constraints that comprise disjunctions (logic OR) can be encoded in non-smooth time-varying control barrier functions and how subgradients can be used to synthesize an efficient gradient-based controller. For these results, controllability assumptions must be invoked. To extend the results to systems with weaker controllability properties, we investigate the connection between controllability properties and the construction of CBFs. As a result, we propose a construction method for CBFs based on finite horizon predictions. The constructed CBF exhibits favorable properties for the extension of the previous results on encoding spatio-temporal constraints in CBFs to systems with weaker controllability properties. At last, we investigate with a case study how set-invariance methods can be used to implicitly coordinate systems subject to coupled state constraints. Our proposed method is fully decentralized and subsystems coordinate themselves purely via their actions and the adjustment of their individual constraints. In the end, we draw a conclusion and outline how the presented results contribute to the development of a distributed control framework for spatio-temporally constrained systems. / I den här avhandlingen utvecklar vi metoder som leder till distribuerad styrning av tillstånds-temporalt begränsade system. Vi följer två olika tillvägagångssätt: å ena sidan en modellprediktiv styrning och å andra sidan ett tillvägagångssätt som bygger på att säkerställa invarians i mängden via kontrollbarriärfunktioner. Det är en utmaning att utveckla ett ramverk för distribuerad styrning för tillstånds-temporalt begränsade system, eftersom flera delsystem är sammankopplade via sina tillståndsbegränsningar som varierar över tiden. Ofta ges sådana begränsningar endast implicit som logiska formler, till exempel i Signal Temporal Logic (STL).  Vår metod för att hantera tillstånds- och tidsmässiga begränsningar är följande. Vi strävar efter att kombinera beräkningseffektiviteten hos återkopplingsregulatorer på låg nivå med planeringsalgoritmer. Återkopplingsregulatorer på låg nivå skall säkerställa att delar av de tillstånds- och tidsmässiga begränsningarna uppfylls, t.ex. sammankopplande tillståndsbegränsningar eller kortsiktiga tidsbegränsningar, medan planeringsalgoritmerna tar hänsyn till de delar som kräver beräkningsintensiva planeringsoperationer. Kraftfulla styrsystem på låg nivå kan förenkla planeringsuppgiften avsevärt. Därför fokuserar vi i denna avhandlingen på utvecklingen av återkopplingsregulatorer på låg nivå.  I den första delen fokuserar vi på att hantera sammankopplande tillståndsbegränsningar för distribuerade system med hjälp av en modell prediktiv styrning (MPC). Vanligtvis kräver den distribuerade hanteringen av kopplingsbegränsningar ett sekventiellt eller iterativt MPC-system som dock är tidskrävande. Därför utvecklar vi en parallelliserad distribuerad modell prediktiv styrning (DMPC) baserad på konsistensbegränsningar. Därigenom garanterar ett delsystem till sina grannar att det håller sig inom ett visst område runt en referensbana. Den generiska formuleringen av vårt DMPC-system möjliggör flera realiseringar. En särskild realisering föreslås. Dessutom utvecklas utvidgningar till ett robust och iterativt system samt ett DMPC-system för system med begränsade dynamiska kopplingar. I den andra delen fokuserar vi på metoder för att säkerställa invariansen av mängder. Vi fokuserar särskilt på kontrollbarriärfunktioner (CBF). Vi visar hur tillstånds- och tidsmässiga begränsningar kan inkodas i icke-glatta tidsvarierande kontrollbarriärfunktioner och hur subgradienter kan användas för att konstruera en effektiv gradientbaserad styrning. För dessa resultat måste antaganden om kontrollerbarhet åberopas. För att utvidga detta resultat till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper undersöker vi kopplingen mellan dynamiska systems kontrollerbarhetsegenskaper och konstruktionen av en CBF. Som ett resultat av detta föreslår vi en konstruktionsmetod för CBF:er som bygger på förutsägelser för ändliga horisonter. Den konstruerade CBF:n uppvisar gynnsamma egenskaper för att utvidga det tidigare resultatet om kodning av rums-temporala begränsningar i CBF:er till system med svagare kontrollerbarhetsegenskaper. Slutligen undersöker vi med hjälp av en fallstudie hur metoder för att säkerställa invariansen av mängder kan användas för att implicit samordna system som är kopplade via tillståndsbegränsningar. Vår föreslagna metod är helt decentraliserad och delsystemen samordnar sig själva endast via sina handlingar och justeringen av sina individuella begränsningar. Slutligen drar vi en slutsats och beskriver hur de presenterade resultaten bidrar till utvecklingen av ett ramverk för distribuerad styrning av tillstånds- och tidsmässigt begränsade system. / <p>QC 20230520</p>