符号网络下多智能体系统二分一致性的牵制控制问题

一致性是多智能体系统分布式协同控制的核心.以往关于一致性问题的研究大多集中在个体间只有正权重相互作用的网络中.现研究符号网络(网络中个体间既存在正权重相互作用又存在负权重相互作用)下二分一致性的牵制控制问题.针对外界输入仅作用于网络节点二元划分的同一簇个体和外界输入分别作用于网络节点二元划分的两簇中个体两种情形,给出其二分一致性稳态值的定量化描述,即如果外界输入只控制其中一簇的个体,则当外界输入作用为正(负)权重时,受到外界输入直接影响的 一簇个体的状态收敛到外界输入(外界输入的相反数),另一簇个体状态收敛到外界输入的相反数(外界输入);如果外界输入以相反的权重符号分别控制两簇中的个体,则由正(负)权重外界输入控制的一簇个体状态收敛到外界输入(外界输入的相反数),另一簇个体状态收敛到外界输入的相反数(外界输入).仿真研究验证了所提出理论的有效性.     

符号图下含扰动的多智能体系统预定时间二分一致性

研究符号图下具有扰动的多智能体系统二分一致性控制问题.考虑了线性系统、非线性不确定系统以及切换拓扑的情况,分别提出相应的预定时间控制器,各控制器可使系统在预定时间内实现二分一致性.通过Lyapunov稳定性理论、代数图论和矩阵分析等验证算法的准确性;仿真对比实验验证了所提算法的可行性和有效性;相较于有限时间控制算法,所提算法的收敛时间不依赖于初始状态,可以通过选择单一时间参数设定系统收敛时间上界;相较于固定时间控制算法,所提算法预设收敛时间与控制算法参数无关,设定简单,具有更低的保守性.     

通信受限的多智能体系统二分实用一致性

针对存在量化数据、通信时滞等通信约束以及带有竞争关系的多智能体系统, 研究其二分实用一致性问题, 提出了一种基于量化器的分布式控制协议. 该协议基于结构平衡拓扑假设, 通过规范变换将具有竞争关系系统转变为具有非负连接权重系统, 使二分实用一致性问题转变为一般实用一致性问题. 利用微分包含理论、菲利波夫解的框架、代数图论以及Lyapunov稳定性理论, 证明了在本文所提控制策略下, 具有竞争关系的多智能体系统能实现二分实用一致, 即智能体状态收敛至模相同但符号不同的可控区间, 并给出了误差收敛上界值. 仿真试验进一步验证了理论结果的有效性.     

对抗网络下时滞非线性多智能体系统固定时间二分一致性

本文针对一类存在输入时延的非线性多智能体系统,研究了其在结构平衡的无向符号图下的固定时间二分一致性问题.首先,本文针对智能体间相互合作与相互竞争的关系,设计了一类存在输入时延的多智能体系统固定时间分布式一致性控制协议,使得系统状态在固定时间内收敛到数值相同但符号相反的两个值,且收敛时间上界与初始状态无关.随后,利用Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了在存在输入时延的情况下多智能体系统实现固定时间二分一致性的充分条件和收敛时间的上界值,证明了控制算法的稳定性.最后,仿真实例验证了所提固定时间二分一致性算法和理论结果的有效性.     

带有观测器的广义多智能体系统二分一致性

本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分条件.利用广义观测器的相对和绝对信息设计了两种新的二分一致性控制协议.数值仿真验证了理论结果的准确性和有效性.     

基于神经网络逼近的异构多智能体系统二分拟一致性

研究一类具有未知动力学的二阶异构非线性多智能体系统二分拟一致性问题.针对二阶多智能体系统中未知的非线性动态,基于神经网络逼近理论设计一类自适应控制协议,以保证所有智能体最终收敛到有界区域内.借助Lyapunov稳定性理论和不等式技巧得到异构多智能体系统实现领导-跟随二分拟一致性的充分性条件,并给出一致性误差的上界.最后通过数值仿真验证了理论结果的有效性.     

基于事件触发的离散多智能体二分一致性

针对一阶离散多智能体系统,研究了事件触发控制下的二分一致性问题.首先考虑智能体间通信拓扑结构为无向连通结构平衡图的情形,针对各智能体设计事件触发控制,包括仅依赖于自身及邻居智能体采样状态的控制输入,以及仅依赖自身状态的事件触发条件,实现了对通信资源的节约利用.基于图论、离散系统稳定性理论,证明系统能够实现二分一致性.同时,合理设置控制输入及事件触发条件中参数,保证系统不存在Zeno现象.之后,进一步分析设计了包含有向生成树的结构平衡图下,多智能体系统的事件触发控制.最后利用仿真实例验证了理论结果的有效性.     

有向网络下非线性多智能体系统的协调跟踪

基于一致性理论,在有向拓扑结构下研究非线性多智能体系统的协调跟踪控制问题．考虑智能体动力学模型为一般且仅满足Lipschitz条件的非线性系统,在仅有部分跟随智能体能获取领航智能体信息的情形下,当领航智能体与跟随智能体之间的拓扑结构具有有向生成树,即存在领航智能体到所有跟随智能体的有向路径时,所设计的分布式控制律可实现所有跟随智能体对领航智能体的跟踪,并指出该拓扑结构是系统实现跟踪的一个必要条件．最后,仿真实验验证了所设计控制算法的有效性．     

多智能体系统基于自适应控制下的二分-分量一致性

二分-分量一致性是指网络系统中部分具有相似特性智能体的某些分量随时间推移趋于相同的值,而剩余智能体的某些分量则随时间趋于相反的值,是一种弱于恒同一致和二分一致的动力学行为.为此,对符号网络上非线性多智能体系统的二分-分量一致性问题展开研究.首先,针对多智能体系统中各智能体之间存在的合作关系或竞争关系,设计有效的自适应牵制控制器;随后,基于Lyapunov稳定性理论和矩阵理论,导出该非线性系统二分-分量一致性得以实现的充分条件;最后,通过数值模拟验证理论结果.     

网络攻击下双层结构多智能体系统一致性

研究了遭受网络攻击的双层结构多智能体系统的一致性问题.针对包含领导层和跟随者层的双层网络结构的多智能体系统,考虑了如下情况:领导层相邻智能体之间为友好合作关系,跟随者层相邻智能体之间既包含友好合作也包含对抗竞争关系,同时领导层与跟随者层中部分对应智能体之间存在牵制关系.分析了受网络攻击的领导层多智能体系统、跟随者层多智...     

事件触发下多智能体系统固定时间二分一致性

针对具有符号有向图的一阶多智能体系统,研究了其固定时间二分一致性问题。为降低控制过程中多智能体系统的能量损耗,提出了一种基于事件触发机制的分布式控制协议。以图论和李雅普诺夫理论为主要研究工具,给出了多智能体系统在所设计控制协议作用下实现固定时间二分一致性的充分条件和与系统初始状态无关的收敛时间上界,并证明了使用该协议可以有效避免对智能体的连续控制和Zeno行为的发生。数值算例验证了所得理论结果的有效性。     

Distributed finite-time consensus tracking for nonlinear multi-agent systems with a time-varying reference state

This paper investigates the consensus tracking problem for nonlinear multi-agent systems with a time-varying reference state. The consensus reference is taken as a virtual leader, whose output is only its position information that is available to only a subset of a group of followers. The dynamics of each follower consists of two terms: nonlinear inherent dynamics and a simple communication protocol relying only on the position of its neighbours. In this paper, the consensus tracking problem is respectively considered under fixed and switching communication topologies. Some corresponding sufficient conditions are obtained to guarantee the states of followers can converge to the state of the virtual leader in finite time. Rigorous proofs are given by using graph theory, matrix theory, and Lyapunov theory. Simulations are presented to illustrate the theoretical analysis.