符号网络下一类非线性二分一致性系统的跟踪控制

研究具有对抗交互的一类非线性多智能体系统的二分一致性跟踪控制问题,借助有向符号图刻画智能体之间的通信关系,并假定符号图是结构平衡的.进一步,借助符号图网络对二分一致性跟踪问题进行公式化描述.基于最近邻原则,结合拉普拉斯矩阵、牵制矩阵、符号函数、耦合增益参数等,设计分布式控制律.利用Barbalat引理和李亚谱诺夫函数证明整个闭环系统的渐近稳定性,在保持闭环系统稳定的条件下推导出耦合增益的下界.最后通过仿真验证所提出方法的有效性.     

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.     

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.     

非线性随机多智能体系统的固定时间一致性

本文研究了在固定拓扑和切换拓扑下,非线性随机多智能体系统的固定时间一致性问题.首先针对固定拓扑,设计了一种非线性控制协议,利用随机Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了实现固定时间一致性的充分条件和收敛时间的上界值,随后将结论推广至切换拓扑,设计的切换拓扑子图的并集只需要满足连通条件,即可实现固定时间一致,模型更具...     

异构多智能体系统有限时间一致性分析

研究二阶智能体速度不可测情况下由一阶和二阶智能体构成的异构多智能体系统有限时间一致性问题。在固定拓扑结构下,给出了异构系统实现一致性的控制协议,通过LaSalle不变集原理和齐次控制方法得到了异构系统有限时间一致性的充分条件;在切换拓扑结构下,给出了异构系统一致性的控制协议,得到了异构系统有限时间一致性的充分条件。仿真结果验证了相关结果的有效性。     

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.     

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。     

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.     

离散时间多智能体系统一致性的平均驻留时间条件

研究高阶离散时间线性多智能体系统在有向切换信息拓扑下的状态一致性问题。首先通过提出的线性变换将该一致性问题转换为相应离散时间线性切换系统的渐近稳定性问题。然后借助于切换系统稳定性的平均驻留时间方法,分别得到如下两种情形下该一致性问题可解的充分条件：1)信息拓扑集合中的一部分拓扑是可一致的;2)信息拓扑集合中所有信息拓扑是可一致的。最后通过数值仿真验证了所得理论结果的正确性。     

具有时延和切换拓扑的高阶离散时间多智能体系统鲁棒保性能一致性

研究存在参数不确定性的高阶离散时间多智能体系统在时延和联合连通切换通信拓扑条件下的鲁棒保性能一致性问题,给出一种线性一致性协议的设计方法.1）引入高阶离散时间不确定多智能体系统的鲁棒保性能一致性问题,定义基于智能体邻居状态误差和控制输入的保性能函数;2）通过构造合适的Lyapunov函数并利用离散时间系统稳定性理论,推导出一个使高阶离散时间不确定多智能体系统在该条件下获得保性能一致性的线性矩阵不等式（Linear matrix inequality,LMI）充分条件,并给出相应的保性能上界;3）以一致性序列的形式给出参数不确定条件下的高阶离散时间多智能体系统的一致性收敛结果;4）数值仿真验证了本文理论的正确性和有效性.     

Nonlinear finite-time bipartite consensus protocol for multi-agent systems associated with signed graphs

In this paper, finite-time multi-agent consensus problems are considered under networks associated with signed graphs whose edge weights can be not only positive but also negative. A nonlinear consensus protocol is proposed to guarantee the states of all agents to converge in a finite time. If the signed graph is structurally balanced, then the final consensus states of all agents are the same in modulus but not in sign. Otherwise, if the signed graph is structurally unbalanced, then the states of all agents converge to zero. Moreover, the final consensus states of agents can be provided uniformly regarding a signed-average quantity that depends on both the initial states of agents and the topology structure of the whole multi-agent network. Numerical simulations illustrate that the protocol is effective in achieving the finite-time consensus of agents under signed graphs and can particularly solve the finite-time average consensus problem of agents when their associated graph has all positive edge weights.     

带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性

本文研究了带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性问题.给出了带扰动且含有非线性项的混杂多智能体系统模型.为了解决扰动和非线性项问题对系统带来的影响,本文基于等效趋近律设计了混杂多智能体系统的滑模控制协议,该控制协议包含连续时间智能体与离散时间智能体的运动状态信息.对混杂多智能体系统设计了Lyapunov函数,给出该系统实现领导–跟随一致性的充分条件,并证明了滑模控制协议下混杂多智能体系统可以实现领导–跟随一致性.最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法的有效性.     

二阶混杂多智能体系统的安全二分一致性

本文在合作–竞争网络下针对一类由二阶连续时间个体和离散时间个体构成的混杂多智能体系统, 研究了系统中存在恶意个体情况下的安全二分一致性问题. 首先, 在假设智能体的恶意邻居数量上限已知的情况下, 基于删除邻居信息中极端值的思想, 设计了一种安全二分一致性容错算法. 其次, 基于鲁棒图性质进行系统转换, 运用图论、矩阵论等分析工具得到了系统实现安全二分一致性的图条件. 最后, 通过仿真实例验证了所得结果的有效性.关键词: 混杂多智能体系统; 恶意个体; 安全二分一致性; 容错算法     

Robust consensus algorithm for multi-agent systems with exogenous disturbances under convergence conditions

In this paper, a robust consensus algorithm is developed and sufficient conditions for convergence to consensus are proposed for a multi-agent system (MAS) with exogenous disturbances subject to partial information. By utilizing H_∞ robust control, differential game theory and a design-based approach, the consensus problem of the MAS with exogenous bounded interference is resolved and the disturbances are restrained, simultaneously. Attention is focused on designing an H_∞ robust controller (the robust consensus algorithm) based on minimisation of our proposed rational and individual cost functions according to goals of the MAS. Furthermore, sufficient conditions for convergence of the robust consensus algorithm are given. An example is employed to demonstrate that our results are effective and more capable to restrain exogenous disturbances than the existing literature.     

考虑量化的多智能体系统数据驱动双向一致性控制

针对未知动力学模型非线性离散时间多智能体系统,在信息传递过程中的数据量化问题,以及智能体之间的合作与竞争关系,提出了一种数据驱动控制算法,实现了多智能体系统的双向一致性跟踪控制.首先,利用紧凑形动态线性化(CFDL)方法,将未知动力学模型的非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并通过设计性能指标函数获得时变参数的估...     

虚假数据注入攻击下多智能体系统的均方二分一致性研究

研究在虚假数据注入(false data injection,FDI)攻击下带有过程噪声的多智能体系统的均方二分一致性问题.考虑智能体间的合作与竞争交互,在卡尔曼滤波框架下设计一种新颖的能够估计邻居智能体状态的算法,并从理论上证明算法的稳定性.与同类算法相比,该算法考虑了估计器测量范围内和测量范围外智能体的相关性.实验结果表明,相较于局部卡尔曼滤波算法,所提出估计算法具有更好的估计性能.在此基础上提出一种基于状态估计算法的安全保护机制,使智能体的状态更新能采用安全值,从而消除FDI攻击的影响,保障系统能够渐近实现均方二分一致性.最后通过数值实验对理论结果进行验证.