时变领航情况下多智能体网络一致性分析与应用

针对个体动态为一阶积分器的多智能体网络,研究时变领航情况下网络的一致性.当只有部分个体已知领航者状态时,基于智能体间的相对状态,提出分布式控制协议,应用图论、矩阵理论和稳定性理论给出有向固定拓扑网络实现一致的充要条件及算法.拓展算法至当智能体间具有固定相对状态偏差时,给出分布式控制协议和网络实现一致的充要条件及算法.仿真实验结果表明:基于文中算法的控制协议可以实现只有部分智能体已知时变领航情况下的一致性追踪,基于拓展算法的控制协议可使多车辆在一定时间保持理想编队.该研究结果对于多智能体协调控制问题具有参考意义,也为多车辆编队控制问题提出新的思路.     

时延多智能体系统的编队控制

为了揭示多智能体系统的群集行为特征,研究2阶时延多智能体系统的编队控制问题.假设多智能体系统的网络拓扑是有向图、且具有一个全局可达结点,在多智能体之间的信息传输存在通信时延、信息处理存在输入时延的情况下,研究移动多智能体系统的动态编队控制.通过分析多智能体系统的运动特性,建立具有不同通信时延和不同输入时延的多智能体系统的控制协议.采用频率域的Laplace变换,分析时延通信系统的频率特性.根据Greshgorin圆盘定理,研究闭环控制系统的特征方程.应用广义Nyquist判据,得到保证多智能体系统编队控制的收敛性条件.得到的收敛性条件是一个分散式条件,该条件只采用每个结点的局部信息,与其他结点无关.应用计算机仿真验证了结论的有效性.     

人工势场和虚拟领航者结合的多智能体编队

针对多智能体编队控制中的无碰撞、稳定队形保持和智能调整等问题,提出一种将人工势场和虚拟领航者相结合的多智能体编队控制方法。首先,利用人工势场定义智能体之间的相互作用力和期望距离;其次,由虚拟领航者固定智能体之间的方位角,并通过增加虚拟领航者的数量和分布位置在人工势场中控制群组的队形和指挥群组的运动;最后,利用系统的动能和人工势能构造的李亚普诺夫函数证明了多智能体编队系统的稳定性。仿真实验结果验证了本文提出算法的有效性,可实现无碰撞、稳定地保持和调整智能体系统的编队队形。     

二阶多智能体系统的环形编队控制研究

针对二阶多智能体系统的环形编队控制问题,本文采用动力学模型为二阶积分器形式的控制输入方法,并采用位置信息和速度信息来设计控制率,通过一系列的证明与推导给出了二阶多智能体系统环形编队实现的充分条件。假设所有的智能体始终都在一固定的圆环上运动,并且每个智能体只能感知到其前后2个紧邻智能体的位置和速度信息,同时利用邻居的信息,对每个智能体设计分布式控制率,再通过数值算例对给出的结论和定理进行计算和验证。验证结果表明,所提控制策略可以使多智能体系统形成给定期望环形编队。该设计为多智能体系统其它方面的研究提供了新思路,同时也为该理论应用到将来的机器人编队控制中指明了方向。     

基于多智能体遗传算法的多机器人混合式编队控制

提出了一种基于多智能体遗传算法的多机器人混合式编队控制方法,将多智能体系统与传统遗传算法相结合,形成了一种新的在线优化算法(多智能体遗传算法),应用到多机器人编队控制中。同时将领航跟随法与人工势场法相结合,能更有效地保持队形的稳定性、增强抗干扰能力。采用该方法进行仿真实验,并与传统机器人编队控制方法相比较,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于二阶邻居事件触发智能体系统二分一致性

针对多智能体系统的二分一致性问题,本文利用分布式事件触发控制方法,对多智能体系统二分一致性进行研究。为了加速多智能体系统二分一致性的收敛速度,利用智能体自身及其一阶和二阶邻居信息,设计了二分一致性协议,并对无向连通或有向强连通的拓扑结构进行研究,当拓扑结构是结构平衡时,利用李雅普诺夫稳定性定理,证明了多智能体系统可以在给定事件触发条件下达到二分一致。为验证理论结果的有效性,利用Matlab软件进行数值仿真。仿真结果表明,在所设计的二分一致性协议下,多智能体系统的状态可以达到二分一致。该研究为多机器人系统的编队问题提供了理论基础。     

含有状态时滞的时离散多智能体系统可控性研究

针对一类含有状态时滞的时离散多智能体系统,在固定拓扑条件下,研究了其可控性问题。在固定拓扑及领航者—跟随者结构下,即一个或多个智能体作为领航者,其余智能体作为跟随者,获得了系统可控的一些充分条件。在这些条件下,系统可以完成预期的编队控制。数字仿真结果验证了所得结论的有效性。     

基于事件触发和欺骗攻击的多智能体一致性控制

本文研究了基于事件触发和欺骗攻击的多智能体一致性问题.为了降低智能体间无线通信网络负载,本文引入事件触发机制来减少智能体之间通信的冗余数据传输量.由于智能体间无线通信网络易遭受网络攻击,因此考虑无线通信网络环境下欺骗攻击的影响,建立了一类基于事件触发和欺骗攻击的多智能体系统数学模型.基于此模型,通过利用Lyapunov稳定性理论、多智能体一致性理论和线性矩阵不等式技术分别给出多智能体一致性控制的稳定性条件和控制器设计算法.最后,通过仿真算例验证了所提出设计方法的有效性.     

切换拓扑结构下的多智能体系统的可控性

针对主-从网络下多智能体系统的可控性问题,本文在领导者-跟随者框架下,利用图论和矩阵的方法,研究了多智能体系统在切换拓扑结构情况下的可控性。基于积分器模型的多智能体系统的切换拓扑结构,通过设计切换序列,实现了对多智能体系统在切换拓扑结构下的可控性,并对其可控性进行了新的尝试与研究;同时应用线性切换理论与数例分析,验证了积分器模型的多智能体系统在切换拓扑结构下可控性实现的充要条件,拓展了多智能体系统可控性的研究方法。该研究对系统的可控性发展具有一定的实际应用价值。     

一种改进的基于合作调停的交通协调控制算法

缓解交通拥堵,增加交叉口通行能力的有效手段是交通信号控制.为了使车辆在穿越干道交叉口时尽量少的停留,协调交通信号控制的研究越来越成为热点.以智能体控制技术为基础,提出了基于合作调停的协调交通信号控制算法.将信号的协调模型化为分布式约束优化问题,应用最优异步部分交叉算法,通过调停手段得到最优的信号协调控制方案.仿真实验表明,基于合作调停的交通信号协调控制算法能够得到使系统费用最小的协调信号控制方案.     

Consensus and formation control of discrete-time multi-agent systems

Consensus problems for discrete-time multi-agent systems were focused on.In order to design effective consensus protocols,which were aimed at ensuring that the concerned states of agents converged to a common value,a new consensus protocol for general discrete-time multi-agent system was proposed based on Lyapunov stability theory.For discrete-time multi-agent systems with desired trajectory,trajectory tracking and formation control problems were studied.The main idea of trajectory tracking problems was to ...     

分布式发电系统中的人工智能技术

总结分布式发电系统运行于孤立模式和并网模式时需要考虑的主要问题,全面综述多代理系统（MAS）、人工神经网络（ANN）、遗传算法（GA）和模糊逻辑（FL）等典型人工智能技术在分布式发电系统中应用情况及国内外的研究现状,分析并指出各种方法在应用中存在的问题和解决思路．提出一种基于高速配电网通信技术（PLC）和Multi-agent技术的网络化分布式发电系统协调控制系统方案．     

离散时间多智能体系统的间歇二部一致性

为加强多智能体系统的协同控制,研究了离散时间多智能体系统的间歇二部一致性问题.首先,结合间歇控制,提出了可以实现二部一致性的控制协议,得到了二部一致性达到的条件;然后,利用代数图论、Lyapunov稳定性理论知识,给出了系统的收敛性分析;最后,利用数值仿真实验验证了所设计的间歇控制协议对离散时间多智能体系统稳定有效.     

Finite-time adaptive formation control for multi-agent systems with uncertainties under collision avoidance and connectivity maintenance

In this paper, the problem of adaptive finite time formation control is investigated for double integrator multi-agent systems with uncertainties. Firstly, considering the multi-agent systems with uncertain dynamic reference and external bounded disturbance, a distributed adaptive estimator control algorithm is designed to realize formation tracking control in finite-time. It is important that the collision avoidance and maintaining connectivity of the multi-agent systems are realized by constructing an effective potential function based on distance constraints. On the other hand, the problem of formation production control for the double integrator systems is discussed with desired formation shape in finite-time. Achieving four control objectives is the main contributions in all the phases, including the estimation of uncertainties, collision avoidance, connectivity maintenance, and finite-time convergence. Finally, an application example of the formation production control is presented to verify accuracy of the proposed theoretical method.

     

Adaptive fuzzy sliding mode control for coordinated longitudinal and lateral motions of multiple autonomous vehicles in a platoon

In this paper, the platoon control problem of autonomous vehicles in highway is studied. Since the autonomous vehicles have the characteristics of nonlinearities, external disturbances and strong coupling, a novel adaptive fuzzy sliding coordinated control system is constructed to supervise the longitudinal and lateral motions of autonomous vehicles, in which the fuzzy system is employed to approximate the unknown nonlinear functions. Due to the low sensitivity to disturbances and plant parameter variations, the proposed control approach is an efficient way to handle with the complex dynamic plants operating under un-certainty conditions. The asymptotic stability of adaptive coordinated platoon close-loop control system is verified based on the Lyapunov stability theory. The results indicate that the presented adaptive coordinated platoon control approach can accurately achieve the tracking performance and ensures the stability and riding comfort of autonomous vehicles in a platoon. Finally, simulation test is exploited to demonstrate the effectiveness of the proposed control approach.     

具有外部干扰的离散时间多智能体系统包含控制

对具有外部干扰的高阶线性离散时间多智能体系统的包含控制进行了研究,设计了一种离散时间干扰观测器,利用该观测器提出了基于状态反馈的包含控制协议。运用李雅普诺夫稳定性理论,对该系统进行了收敛性分析,得到了包含达到的条件。最后,利用数值模拟验证了所得理论结果的正确性。     

非线性多智能体系统的固定时间包含控制

针对有向拓扑结构下具有非线性动力学和未知干扰的多智能体系统,研究了固定时间包含控制问题(假设智能体之间的通信拓扑是有向的,跟随者还受到未知干扰的影响).基于代数图论、矩阵理论和固定时间稳定性理论,证明了所提出的控制协议可以解决固定时间包含控制问题.最后,通过仿真实例,证明了理论结果的有效性.     

基于协作协进化的多Agent协作机制的研究

协作问题是自主多智能体机器人系统研究的关键问题之一.基于多智能体机器人系统的CCP协作协议所生成的各Agent的任务序列依赖于目标的初始顺序,难以得到优化解.提出了一种利用协作协进化实现多Agent协作的机制,采用多种群协作生成多Agent系统的任务执行序列,在给定的任务分解所产生的所有可行解中寻找优化解,从而达到优化系统的性能的目的.利用该机制,对3个智能体协作搬运8个物体进行计算机模拟,结果表明,该方法在优化任务执行序列方面作用明显,从而能有效提高多智能体机器人系统的协作性能.     

基于事件触发脉冲控制的具有ROUs和RONs的非线性多智能体系统的领导跟随一致性研究

设计了一个基于Lyapunov函数的事件触发函数,并在此基础上研究了一类具有随机发生不确定性和随机发生非线性的多智能体系统在事件触发脉冲控制策略下的领导跟随一致性。与人为设置脉冲时刻序列的控制方式不同,事件触发脉冲控制策略中脉冲控制时刻的产生依赖于事件触发函数,且当触发条件被满足时才激发脉冲控制,从而减少不必要的控制次数以及系统的资源消耗。基于脉冲微分方程理论、代数图论和Lyapunov稳定性理论,给出了受控多智能体系统实现领导跟随一致性所需要满足的充分性条件,同时证明了Zeno行为可以被排除。最后,通过Matlab实例仿真验证了本文理论结果的有效性。