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混杂合作-竞争网络下异构分数阶多智能体系统分组一致性

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混杂合作-竞争网络下异构分数阶多智能体系统分组一致性

具有动态领导者的多智能体系统分组一致性控制

2023中国自动化大会

作者：韩云鹏孙凤兰唐奎重庆邮电大学

本文研究了合作与竞争网络下异构分数阶多智能体系统的分组一致性问题.设计了考虑输入时延和通信时延影响的分组一致性控制协议.运用图论,矩阵理论,控制论和复频域等方法,验证了所提方法的合理性,得到了固定拓扑下系统实现分组一致性的... 详细信息

本文研究了合作与竞争网络下异构分数阶多智能体系统的分组一致性问题.设计了考虑输入时延和通信时延影响的分组一致性控制协议.运用图论,矩阵理论,控制论和复频域等方法,验证了所提方法的合理性,得到了固定拓扑下系统实现分组一致性的充分条件.最后给出数值仿真例子等验证结果的正确性和方法的有效性.

关键词：分数阶多智能体系统合作-竞争网络分组一致性

来源： cnki会议评论

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导航定位与授时 2022年第5期9卷 67-73页

作者：胡顺伟陈向勇邱建龙赵峰临沂大学自动化与电气工程学院山东临沂276005

对一类具有动态领导者的非线性多智能体系统的一致性进行研究,解决了领导-跟随一致性控制问题。首先,考虑到多目标任务中广泛存在的合作-竞争机制和领导者的控制输入非零的情况,基于邻居智能体的相对状态信息,设计了一类分布式的分组一... 详细信息

对一类具有动态领导者的非线性多智能体系统的一致性进行研究,解决了领导-跟随一致性控制问题。首先,考虑到多目标任务中广泛存在的合作-竞争机制和领导者的控制输入非零的情况,基于邻居智能体的相对状态信息,设计了一类分布式的分组一致性控制器。通过在所设计的控制器中增加补偿项,解决了由领导者非零控制输入引出的问题。引入了一类Lipschitz-like条件,解决了非线性项在实现分组一致时所带来的困难。其次,利用图论和构造Lyapunov函数,通过求解代数Riccati方程得出了系统实现分组一致性的充分条件,并基于所设计的控制器实现了多智能体系统动态领导-跟随的分组一致性控制。最后,通过数值仿真和结果分析验证了所提出控制方案的有效性和可行性。

关键词：多智能体系统合作-竞争交互动态领导者分组一致性

基于脉冲控制的多智能体系统有限时间分组一致性研究

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基于脉冲控制的多智能体系统有限时间分组一致性研究

作者：刘雪梅重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着人工智能的快速发展,多智能体系统协同控制领域得到长足的发展。分组一致性控制作为多智能体系统协同控制的主要控制技术,广泛应用于智能交通、无人机等领域。深入研究分组一致性问题,对探索复杂或大规模系统协同控制的理论和方法... 详细信息

随着人工智能的快速发展,多智能体系统协同控制领域得到长足的发展。分组一致性控制作为多智能体系统协同控制的主要控制技术,广泛应用于智能交通、无人机等领域。深入研究分组一致性问题,对探索复杂或大规模系统协同控制的理论和方法具有十分重要的研究意义。因连续性控制产生过多网络开销,作为非连续性控制的主要方法,脉冲控制具有减少网络开销等优点使其更加符合实际应用场景。为减少系统收敛时间,将有限时间应用在分组一致性上,更能满足实际应用需要。基于以上分析,本文分别研究脉冲控制、有限时间以及将其结合的两阶段控制的分组一致性问题。首先,针对多智能体分组一致性系统开销问题,采用合作机制,提出了一种基于脉冲控制的非线性系统分组控制协议。该协议控制智能体只在脉冲时刻接收邻居智能体的信息,更新自己的状态,从而减少网络开销。同时,还具有不同组干扰抑制机制特性,提高系统鲁棒性。采用李雅普诺夫稳定性定理,证明在该协议的作用下,多智能体系统能实现分组一致性。通过仿真验证协议的有效性,并分析了脉冲间隔和系统参数对收敛时间的影响。针对外界环境或通信链路故障导致智能体通信关系发生变化,设计了一种适应于具有切换拓扑结构系统的脉冲控制协议,使系统更加符合实际场景。通过仿真验证协议的有效性,并分析了切换时间对系统收敛时间的影响。其次,为减少系统收敛时间,采用符号函数,提出了一种基于领导-跟随网络的有限时间分组一致性控制协议。该协议使系统在估计的收敛时间内实现分组一致性,利用有限时间稳定性理论,对有限时间分组控制协议给出了详细的理论证明,并通过仿真验证协议的有效性。最后,基于上述两个研究成果,提出了一种脉冲控制和有限时间相结合的两阶段控制协议。脉冲控制阶段解决了不同组之间通信干扰问题,减少网络开销;有限时间阶段能够估计系统收敛时间、加快系统收敛速度。此外,可以通过设置脉冲次数来动态调整两个阶段的时间,以满足不同的实际应用需求。利用李雅普诺夫稳定性定理,证明该协议使系统实现在脉冲控制下的有限时间分组一致性。通过仿真验证了协议的有效性,并分析了脉冲次数对系统收敛时间的影响。

关键词：多智能体系统分组一致性脉冲控制切换拓扑有限时间

基于实时和过时状态的多智能体系统分组一致性研究

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基于实时和过时状态的多智能体系统分组一致性研究

作者：苏佳诚湖南大学

学位级别：硕士

分组一致性问题在多智能体系统协调控制中具有重要意义。该问题的目标是在网络拓扑和控制协议的约束下,让多个智能体遵循预定的分组规则实现组内状态同步和组间状态异步。分组一致性问题在协同控制、分布式优化、机器人编队等领域拥有... 详细信息

分组一致性问题在多智能体系统协调控制中具有重要意义。该问题的目标是在网络拓扑和控制协议的约束下,让多个智能体遵循预定的分组规则实现组内状态同步和组间状态异步。分组一致性问题在协同控制、分布式优化、机器人编队等领域拥有广泛的应用潜力和重要的理论价值。目前,大多数的一致性协议通常只利用智能体的实时状态(Current States)和过时状态(Outdated States)之一来设计系统输入,却忽略了这两种状态都是系统中已获取的信息资源。此外,在实际应用中,由于系统的物理约束、通信信道丢失和外部干扰等原因,系统可能面临输入饱和与系统间歇通信等复杂情况。因此,受上述问题启发,本文主要基于智能体的实时状态和过时状态分析了一阶、二阶和异构多智能体系统的分组一致性问题,并考虑输入饱和与间歇通信对系统收敛的影响。论文主要研究内容如下:首先,针对一阶竞争多智能体系统的分组一致性问题,提出了一种结合智能体实时状态和过时状态的协议,以提高系统的收敛速度。同时,还考虑了输入饱和与间歇通信两种实际因素,设计了适用于这两种情况的协议。基于矩阵理论、拉塞尔不变性原理和稳定性理论,分析得出系统实现分组一致性的条件判据。仿真实验证实了所设计协议的有效性。其次,在研究二阶竞争多智能体系统分组一致性问题时,提出了一种利用智能体的实时状态和过时状态来更新系统输入的分组一致性协议,并在无向二分图和有向二分图两种拓扑结构下都能确保系统达到分组一致性。还基于矩阵理论、频域分析方法和稳定性理论,分析得出系统实现分组一致性的条件判据。相较于仅含智能体过时状态的标准一致性协议,本文所提出的协议具有更低的输入时延上界,并且不需要满足前人工作中的两个限制性假设。仿真结果验证了所提协议的有效性。最后,针对异构竞争多智能体系统,提出了一种综合利用智能体的实时状态和过时状态的分组一致性协议,降低了系统的输入时延上界,使分组一致性协议能够适应高延迟场景。同样基于矩阵理论、频域分析方法和稳定性理论,分析得出系统实现分组一致性的条件判据。此外,该研究扩展了异构系统模型的适用范围,允许同组智能体具有不同阶数。同时,取消了前人工作中关于子分组之间无信息交换和拉普拉斯矩阵零特征值数目不能少于两个的假设,提高了结果的通用性。仿真实验验证了所提协议和理论分析的正确性。

关键词：分组一致性过时状态多智能体系统输入饱和稳定性

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基于记忆状态的多智能体系统快速分组一致性

控制与决策 2017年第3期32卷 535-540页

作者：王伟刘付显徐浩空军工程大学防空反导学院西安710051

针对拓扑结构为有向图的一阶多智能体系统,研究在组间状态差值事先未知以及状态差值事先已知两种情况下的系统快速分组一致性问题.设计基于智能体记忆状态的快速一致性协议,利用矩阵理论和频域分析法分别给出两种情况下系统收敛一致的... 详细信息

针对拓扑结构为有向图的一阶多智能体系统,研究在组间状态差值事先未知以及状态差值事先已知两种情况下的系统快速分组一致性问题.设计基于智能体记忆状态的快速一致性协议,利用矩阵理论和频域分析法分别给出两种情况下系统收敛一致的充分条件,同时给出使系统能够更快收敛的记忆状态选取时间上界.通过仿真实验验证了所提出协议的正确性.

关键词：分组一致性多智能体系统收敛速度记忆状态

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基于分组一致性的刚体集群姿态协同控制

中国科学：技术科学 2020年第5期50卷 493-505页

作者：周绍磊王帅磊刘伟赵学远祁亚辉闫实海军航空大学烟台264001

姿态协同控制是刚体集群相关应用的重要问题,而控制集群内刚体保持不同姿态的研究仍然较少.针对这一问题,引入了分组一致性理论,提出了基于分组一致性的刚体集群姿态协同控制.采用修正型罗德里格斯参数(modified Rodrigues parameters)... 详细信息

姿态协同控制是刚体集群相关应用的重要问题,而控制集群内刚体保持不同姿态的研究仍然较少.针对这一问题,引入了分组一致性理论,提出了基于分组一致性的刚体集群姿态协同控制.采用修正型罗德里格斯参数(modified Rodrigues parameters)描述刚体集群的姿态,并将集群中的刚体分为两个分组.对于刚体集群的无向通信拓扑结构,在入度平衡假设的基础上,运用Ostrowski圆盘定理,给出了集群包含两个分组的情况下Laplacian矩阵特征值的分布,为稳定性分析提供了确切的依据.设计了分布式的控制器,采用Lyapunov稳定性理论,理论上证明了该控制器的有效性,并通过计算机仿真对本文所提控制方法进行了验证.

关键词：刚体集群分组一致性姿态角速度特征值

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固定和切换拓扑下异构多智能体分组一致性

现代电子技术 2023年第1期46卷 118-123页

作者：张超张宏立新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830017

针对一阶和二阶智能体组成的异构多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下异构系统分组一致性问题。在设计分组一致性协议中加入了特殊变量并设计各组智能体的收敛位置,让各组智能体分别向着各自目标点聚集,各组内部智能体状态达到一致。... 详细信息

针对一阶和二阶智能体组成的异构多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下异构系统分组一致性问题。在设计分组一致性协议中加入了特殊变量并设计各组智能体的收敛位置,让各组智能体分别向着各自目标点聚集,各组内部智能体状态达到一致。方法上主要将异构系统状态矩阵进行变换,将异构系统的状态矩阵转化成同阶系统矩阵,让异构系统的分组一致性问题等价于同构系统的一致性问题,之后分析出固定拓扑下系统实现一致性所需条件。当系统含有切换拓扑时,将系统状态矩阵拆分成有限个非周期不可约分矩阵的乘积,通过证明有限个矩阵乘积为常数向量,即系统矩阵状态值最终收敛。在切换拓扑图的并集包含一个有向生成树下对系统矩阵进行分析得到系统实现分组一致性的条件。最后数值仿真验证了理论的正确性。

关键词：多智能体系统分组一致性异构系统固定拓扑切换拓扑一致性矩阵理论

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多时滞影响下多智能体网络的分组一致性

系统仿真学报 2018年第4期30卷 1287-1293页

作者：纪良浩赵新月重庆市计算智能重点实验室重庆邮电大学重庆400065

针对具有不同拓扑结构的一阶、二阶多智能体网络,基于频域控制理论,分别研究了其在多时滞影响下的分组一致性问题,分析并给出系统渐近实现分组一致的代数条件判据。研究发现多智能体网络分组一致的实现要同时受到节点自身输入时滞以及... 详细信息

针对具有不同拓扑结构的一阶、二阶多智能体网络,基于频域控制理论,分别研究了其在多时滞影响下的分组一致性问题,分析并给出系统渐近实现分组一致的代数条件判据。研究发现多智能体网络分组一致的实现要同时受到节点自身输入时滞以及节点间耦合权重的影响,与节点间的通信时滞无关,但会影响系统的收敛速度。仿真实验的结果进一步验证了理论分析所得结论的正确性与有效性。

关键词：时滞分组一致性多智能体网络复杂网络

基于连通二部图的二阶多智能体系统分组一致性分析

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信息与控制 2017年第1期46卷 7-12页

作者：林瑜阳李钟慎华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021

在连通二部图拓扑结构下,针对二阶连续时间系统,研究了多智能体的分组一致问题.根据连通二部图的特性,设计了基于竞争的二阶多智能体系统分组一致控制协议;利用代数图论和矩阵论,分析并得到了二阶多智能体系统实现分组一致的充分条件,... 详细信息

在连通二部图拓扑结构下,针对二阶连续时间系统,研究了多智能体的分组一致问题.根据连通二部图的特性,设计了基于竞争的二阶多智能体系统分组一致控制协议;利用代数图论和矩阵论,分析并得到了二阶多智能体系统实现分组一致的充分条件,同时得到两个分组的一致平衡点.仿真结果表明,连通二部图下的二阶多智能体系统可实现分组一致.

关键词：多智能体系统连通二部图分组一致性平衡点