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合作竞争网络下的多智能体系统比例一致性

动力系统与控制 2024年第2期13卷 68-80页

作者：李琳玉唐朝君重庆理工大学理学院重庆

针对合作竞争网络下的多智能体系统,本文研究了其在无向和有向拓扑下的比例一致性问题。假设系统中的智能体具有一般线性动态,提出了比例一致性协议。首先,应用代数图论和矩阵理论的相关知识,将比例一致性问题转化为一组低维系统的稳定... 详细信息

针对合作竞争网络下的多智能体系统,本文研究了其在无向和有向拓扑下的比例一致性问题。假设系统中的智能体具有一般线性动态,提出了比例一致性协议。首先,应用代数图论和矩阵理论的相关知识,将比例一致性问题转化为一组低维系统的稳定性问题;然后,利用Lyapunov稳定理论得到了该低维系统稳定的条件,并给出了系统达到比例一致性的充分条件;最后,通过数值仿真验证了理论结果的正确性和有效性。

关键词：多智能体系统合作竞争网络比例一致性

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多智能体系统固定时间比例一致性研究

电脑知识与技术 2024年第18期20卷 104-106,110页

作者：邹志华杨丹江西信息应用职业技术学院江西南昌330043

文章主要解决多智能体系统固定时间比例一致性问题。针对无向拓扑,基于Lyapunov稳定性理论和代数图论,提出了一种新颖的控制器用于实现多智能体系统固定时间比例一致性。该系统的收敛时间上界不依赖于智能体的初始条件。在统一协议框架... 详细信息

文章主要解决多智能体系统固定时间比例一致性问题。针对无向拓扑,基于Lyapunov稳定性理论和代数图论,提出了一种新颖的控制器用于实现多智能体系统固定时间比例一致性。该系统的收敛时间上界不依赖于智能体的初始条件。在统一协议框架下,所提出的控制协议通过调节合适的控制器参数,可实现固定时间下的二分一致性(无须满足结构平衡条件)、群一致性和经典一致性。特别地,引入虚拟跟踪智能体,并设计合适的虚拟控制器,使智能体能在固定时间内跟踪虚拟智能体的状态,并确保系统的收敛值不受智能体初始状态的影响,仅与虚拟智能体的初始状态有关。最后通过仿真验证了所提出控制算法的有效性。

关键词：多智能体系统固定时间比例一致性虚拟智能体

基于事件触发二阶多智能体系统的固定时间比例一致性

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自动化学报 2022年第1期48卷 261-270页

作者：陈世明邵赛姜根兰华东交通大学电气与自动化工程学院南昌330013

研究了在无向拓扑下,由多个子群组成的二阶多智能体系统的固定时间比例一致性问题,采用反推法设计了一种基于事件触发的固定时间非线性比例一致控制策略,该策略包含分段式事件触发函数:当智能体在追踪虚拟速度时,给出了基于速度信息的... 详细信息

研究了在无向拓扑下,由多个子群组成的二阶多智能体系统的固定时间比例一致性问题,采用反推法设计了一种基于事件触发的固定时间非线性比例一致控制策略,该策略包含分段式事件触发函数:当智能体在追踪虚拟速度时,给出了基于速度信息的触发条件;当智能体速度与虚拟速度达到一致时,切换至基于位置信息的触发条件,可有效减少系统能量耗散及控制器更新频次.通过在位置和速度状态上设置比例参数,在固定时间内可实现不同子群智能体之间的比例一致.利用代数图论、线性矩阵不等式以及Lyapunov稳定性理论,证明在该控制策略下,二阶多智能体系统能实现固定时间比例一致性,且不存在Zeno行为.最后,仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.

关键词：二阶多智能体系统事件触发控制固定时间比例一致性

基于预测控制方法的异构多智能体系统比例一致性研究

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基于预测控制方法的异构多智能体系统比例一致性研究

作者：杨欣烨哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

多智能体系统(MASs)通过各部分之间的信息共享实现交流协作,从而完成指定任务。鉴于它的高效性、可扩展性以及较强的容错性,多智能体系统在实际工程中应用广泛。随着网络化的普及和发展,网络化多智能体系统一致性问题成为了学者重点关... 详细信息

多智能体系统(MASs)通过各部分之间的信息共享实现交流协作,从而完成指定任务。鉴于它的高效性、可扩展性以及较强的容错性,多智能体系统在实际工程中应用广泛。随着网络化的普及和发展,网络化多智能体系统一致性问题成为了学者重点关注的内容。作为更广泛意义上的比例一致性问题,在工程中有着至关重要的应用价值,例如,水分配系统、无人机编队和智能电网等。网络在带来便利的同时,也带来了无法避免的挑战。在信息传输的过程中,带宽的限制会导致网络诱导时滞、丢包等现象的发生,这将会使系统的性能受到影响。因此,本文考虑带有网络诱导现象的异构多智能体系统(HMASs),基于网络预测控制(NPC)方法,探讨异构多智能体系统比例一致性问题。详细的研究内容如下:1.考虑带有切换拓扑的异构多智能体系统比例一致性问题。针对系统中存在的时滞和数据包丢失现象,基于预测控制方法,利用已知的自身以及邻居智能体的信息去预测当前时刻的信息,并设计比例一致性预测控制协议,主动地补偿时滞和丢包现象的影响,减小网络诱导现象对系统性能的影响。通过引入比例跟踪误差来刻画系统的比例一致性。为了克服系统异构性带来的困难,基于状态的增量形式,将原系统的比例一致性问题转变为增量式闭环系统的稳定性问题。通过Lyapunov函数方法,得到闭环系统达到稳定性的充分判据,并通过仿真算例演示结果的可靠性。2.探讨动态事件触发机制下异构多智能体系统比例一致性问题。随着智能体个数的增多,计算数量和复杂程度也随之增大。因此,提出基于云预测的比例一致性控制协议,使计算速度得到提升,并实现时滞的主动补偿。同时,针对仅仅一部分跟随者智能体能接收到领导者信息的问题,构造事件触发状态观测器,既节省通信资源,也能获得领导者状态的估计。基于输出调节理论和不等式处理工具,得到多智能体系统实现领导跟随比例一致性的充分判据。利用锥补线性化方法和LMI工具箱,得到待设计的增益矩阵。通过仿真算例演示所提出的比例一致性控制协议的有效性。3.探讨基于云预测的具有新型量化结构的异构多智能体系统比例一致性问题。为了补偿时滞、降低网络诱导现象带来的影响,基于云预测控制方法,利用延迟的信息得到预测后的跟随者状态信息,并且使得预测误差能够趋向于零。设计带有新型量化结构的领导者状态估计器,从而压缩数据并节约信道资源。结合跟随者的预测状态和领导者的估计信息,设计比例一致性控制协议。基于输出调节理论和Lyapunov稳定性理论,得到多智能体系统按照比例收敛的充分条件。仿真算例演示所设计的云预测控制协议的可行性和有效性。

关键词：预测控制方法异构多智能体系统比例一致性时滞锥补线性化方法

基于事件触发的多智能体系统固定时间比例一致性研究

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基于事件触发的多智能体系统固定时间比例一致性研究

作者：刘江华东交通大学

学位级别：硕士

近年来,在飞速发展的现代科学的不断推动下,信息科学、生物技术、计算机科学等多领域进行更深层次融合,多智能体系统协同控制得到更广泛的应用,因此,各领域众多学者将多智能体系统的协同控制作为研究重点。考虑到能量和带宽有限是研究... 详细信息

近年来,在飞速发展的现代科学的不断推动下,信息科学、生物技术、计算机科学等多领域进行更深层次融合,多智能体系统协同控制得到更广泛的应用,因此,各领域众多学者将多智能体系统的协同控制作为研究重点。考虑到能量和带宽有限是研究多智能体系统过程中不可逃避的问题,本文研究了基于事件触发机制的多智能体系统固定时间比例一致性问题,将触发机制改进为间歇通信事件触发和动态事件触发机制,并考虑切换拓扑、时延和非线性等非理想情况。本文研究内容如下:首先,针对切换拓扑下非线性多智能体系统的固定时间比例一致性问题,提出了基于事件触发机制的固定时间比例一致性控制协议。该协议使所有智能体的状态在固定时间内收敛到指定的比例值。进一步,将连续通信触发条件改进为间歇通信触发条件,在控制器的更新和触发条件的监测中可避免连续通信,从而降低通信能耗。利用图论、Lyapunov稳定性理论证明系统在间歇通信事件触发机制下能实现固定时间比例一致性,其收敛时间不依赖于智能体的初始状态,且系统排除Zeno行为。通过仿真实例验证了理论分析的正确性。然后,研究了切换拓扑下具有输入时延的多智能体系统实际固定时间比例一致性问题。首先,利用降阶模型将时延系统转化为无时延系统;其次,设计了基于动态事件触发机制的固定时间比例一致性控制协议。在动态事件触发机制中,触发条件基于时变的动态变量,且该变量的导数具有可调参数,因此触发机制动态变化,可减少控制器的更新次数,从而减少能量损耗;最后,利用图论、Lyapunov稳定性理论证明系统在控制协议的驱动下能实现实际固定时间比例一致性,收敛时间和收敛值均不依赖于智能体的初始状态,其中,收敛值仅与提前设置的虚拟智能体的初始状态存在关联,且系统排除Zeno行为。通过仿真实例验证了理论分析的正确性。

关键词：多智能体系统事件触发固定时间比例一致性切换拓扑输入时延

多智能体系统的固定时间和有限时间比例一致性

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集美大学学报（自然科学版） 2021年第2期26卷 114-118页

作者：陈超赖艺芬集美大学理学院福建厦门361021

研究无向拓扑下多智能体系统的固定时间和有限时间的比例一致性问题。利用集值映射、微分包含和Lyapunov稳定性理论,给出多智能体系统达到固定时间和有限时间比例一致的判别准则。最后,给出一个实例,验证结论的可行性和有效性。

关键词：多智能体系统固定时间有限时间比例一致性

基于比率一致性算法的飞轮储能矩阵系统分布式双层控制

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电网技术 2014年第11期38卷 3024-3029页

作者：曹倩宋永端王磊杜晓强电子科技大学能源科学与工程学院四川省成都市611731 重庆大学自动化工程学院重庆市沙坪坝区400044

针对用于配合风电场的飞轮矩阵储能系统,提出了一种分层的分布式控制策略。上层控制基于比例一致性算法用于对各个飞轮储能单元进行能量分配,下层依赖飞轮单元的本地控制器对转速进行调节。整个系统不需要中央控制器。每个飞轮储能单元... 详细信息

针对用于配合风电场的飞轮矩阵储能系统,提出了一种分层的分布式控制策略。上层控制基于比例一致性算法用于对各个飞轮储能单元进行能量分配,下层依赖飞轮单元的本地控制器对转速进行调节。整个系统不需要中央控制器。每个飞轮储能单元仅利用通信网络交换自身和其邻居单元的信息,就可完成飞轮矩阵系统内部的功率分配任务。理论分析证明了所提出的一致性算法的有效性,仿真实验验证了该算法在飞轮矩阵系统中应用的可行性。

关键词：分布式协调控制一致性算法分层控制结构飞轮储能矩阵系统比例一致性

基于事件触发多智能体系统的固定时间一致性研究

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基于事件触发多智能体系统的固定时间一致性研究

作者：邵赛华东交通大学

学位级别：硕士

随着人类社会的进步以及现代科学的不断发展,对计算机科学,信息科学和生物技术研究的不断深入,而多智能体系统在这些领域中有很多潜在的应用,因此,多智能体的协调控制逐渐成为现在国内外众多学者的研究热点。考虑到多智能体系统的能量... 详细信息

随着人类社会的进步以及现代科学的不断发展,对计算机科学,信息科学和生物技术研究的不断深入,而多智能体系统在这些领域中有很多潜在的应用,因此,多智能体的协调控制逐渐成为现在国内外众多学者的研究热点。考虑到多智能体系统的能量以及带宽是有限的,本文研究了基于事件触发机制的多智能体系统问题,针对一阶系统和二阶系统进行了部分研究,同时从一致性问题,进一步拓展到比例一致性问题。本文研究内容如下:研究了在有向拓扑下,带有非线性动力学多智能体系统的固定时间一致性问题。提出了一种新的基于事件触发机制的非线性控制策略,对于每个智能体给出了基于状态信息的事件触发条件,当状态误差满足所给条件时才触发事件,能有效的减小系统的能量耗散和控制器的更新频次.利用Lyapunov稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在固定时间能实现领导跟随一致性,且不存在Zeno行为。相较于有限时间一致性策略,采用固定时间一致性策略系统的收敛时间不再依赖于系统的初始状态.最后,仿真实例验证了理论结果的有效性。进一步研究了二阶多智能体系统固定时间的比例一致性问题。研究了在无向拓扑下,基于事件触发多智能体系统的固定时间比例一致性问题。采用反推法,设计了一种新的基于事件触发的非线性控制策略。同时,设计了一种分段式事件触发函数,当智能体在追踪虚拟速度时,给出了基于速度信息的触发条件;当完成虚拟速度追踪后,采用基于状态信息事件触发条件。能有效的减小系统的能量耗散和控制器的更新频次。利用代数图论、线性矩阵不等式以及Lyapunov稳定性理论,证明在该控制策略下,二阶多智能体系统能实现固定时间比例一致性,且不存在Zeno行为。最后,仿真实例进一步验证了理论结果的有效性。

关键词：多智能体事件触发固定时间比例一致性协同控制

具有正性约束和非线性输入的多智能体系统连边一致性

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具有正性约束和非线性输入的多智能体系统连边一致性

作者：孙浩楠哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

多智能体系统的核心是具有独立能力的智能体通过相互通信和合作执行复杂的任务或者解决复杂的问题。虽然可以在许多方向上找到大量关于网络化系统相关性的研究,但这些研究结果只涉及网络中各种节点的发展。然而,信息传递和数据传输网络... 详细信息

多智能体系统的核心是具有独立能力的智能体通过相互通信和合作执行复杂的任务或者解决复杂的问题。虽然可以在许多方向上找到大量关于网络化系统相关性的研究,但这些研究结果只涉及网络中各种节点的发展。然而,信息传递和数据传输网络非常复杂,研究连边之间的变化是非常重要的。在实际应用中,所有当前的物理系统都会经常出现输入非线性(如扇区非线性、饱和非线性)的限制,这不仅会加剧系统性能的变化,还会使系统受到影响,因此多智能体系统的研究中输入非线性是不可忽视的。针对上述问题,本文根据所提供的节点网络寻找相应的连边网络,建立系统动力学模型,确定连边网络和给定节点网络之间的关联性,解决并分析具有正性约束和非线性输入的多智能体系统连边一致性问题。具体研究内容如下:首先,对于扇区非线性输入,在有向网络拓扑和无向网络拓扑中,分别研究了具有通信时滞和存在数据包丢失的离散多智能体系统在正性约束下的连边一致性问题。设计控制协议弥补系统出现数据丢失和通信时滞造成的不良影响,并求解出所需要的反馈矩阵以及观测矩阵。在扇区非线性输入和正性约束情况下,给出多智能体系统在无向拓扑网络和有向拓扑网络下达成全局连边一致和渐近稳定的充分条件。其次,对于饱和非线性输入,在有向网络拓扑和无向网络拓扑中,分别研究具有通信时滞和存在数据包丢失的离散多智能体系统在正性约束下的连边比例一致性问题。采用改进的Riccati方程,求解相应的反馈增益矩阵和观测矩阵,得到多智能体系统在正性约束下的连边比例一致和渐近稳定的充分条件。最后,为了证实控制协议的有效性,使用Matlab进行了仿真。仿真结果表明系统在控制协议下能够有效达到连边一致和连边比例一致。

关键词：多智能体系统通信约束连边一致性预测控制比例一致性