离散异质多智能体系统的分组一致性控制

针对一类混合异质多智能体系统的分组一致性控制问题进行了研究。具体分析了由一阶智能体和二阶智能体组成的混合异质系统,研究其在离散情况下的分组一致性。基于两个合理的假设提出了线性控制协议,运用代数图论、稳定性理论和矩阵理论,分析协议作用下闭环系统的系统矩阵及动态特性,取得了系统渐近实现分组一致性的充分条件,该条件与系统拓扑结构、采样周期以及控制参数有关。结论同时适用于有向拓扑与无向拓扑,最后通过仿真实例对所得分析结果进行了验证。     

离散多智能体切换系统的二阶分组一致性研究

针对随机切换拓扑下离散多智能体系统的二阶分组一致性问题进行了研究。 设计了一种新颖的分组一致性协议,该协议不依赖于保守的假设条件,能全面反映系统中智能体在分组内与分组间的相互影响。引入马尔科夫链来模拟系统的随机拓扑变化, 基于矩阵理论和图论得到了在马尔科夫切换拓扑条件下,应用新协议使系统达到分组一致的充分条件。 在证明过程的结尾部分,使用线性不等式 (LMI) 工具给出了获取协议中控制参数的算法。最后,通过数字仿真实例证明了理论结果的有效性。     

脉冲控制下基于合作机制的多智能体系统分组一致性研究

针对在脉冲控制下非线性多智能体系统的分组一致性协同控制问题,本文基于复杂系统中智能体间的合作机制,提出了一种新颖的具有领导-跟随网络的分组一致性控制协议.该协议控制智能体仅在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息并更新自己的状态,减少智能体因持续接收邻居信息更新自己状态而造成的网络开销.针对不同组之间智能体的信息交互,该协议具有防止组间干扰的机制,降低了不同组之间的通信干扰,提高系统鲁棒性.此外,本文还介绍了一种适用于非线性系统的方案,增强协议的适应性.基于实现分组一致性条件,构建了多智能体系统的动力学模型,并进行了协议的详细设计和理论推导.最后,通过仿真验证了协议的正确性和有效性.     

多智能体系统通信拓扑最优设计

运用控制理论,矩阵论及最小二乘等理论,研究了多智能体系统的分组一致性与系统通信拓扑图的拉普拉斯矩阵属于特征值0的特征向量之间的关系.给出了在线性协议控制下,系统达到一致性和分组一致性,其通信拓扑的设计方法.提出了一阶多智能体系统的总能量概念,并得到了系统在能量最省时通信拓扑的最优设计.仿真实例佐证本文主要结论的正确性.     

事件触发机制下的多智能体领导跟随一致性

研究了一类具有动态领导者的一阶多智能体系统的一致性问题。基于事件触发机制给出两种一致性协议,即集中式触发控制协议和分散式触发控制协议。利用李雅普诺夫稳定性理论和模型转化方法分别给出多智能体系统在两种协议作用下达到领导跟随一致的充分条件。同时,理论计算表明,系统在两种控制协议下均不存在Zeno行为。实例仿真结果验证了理论方案的有效性。     

基于记忆状态的多智能体系统快速分组一致性

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.     

组合控制协议增强多智能体系统一致性

针对离散时间下基于切换拓扑多智能体系统一致性问题,设计出一种基于约束集虚拟邻居选取分布式一致性协议。该协议中,智能体采用通信扇区机制构造出虚拟邻居作为控制协议输入进行状态演化,并设计智能体调整因子的取值方式。在此基础上,智能体通过约束集保持初始通信拓扑的连接边来保证系统的连通性。最后,理论分析与大量仿真实例结合,与经典模型进行比较,验证了新的一致性协议的有效性,表明其可增强系统一致性,减少系统收敛的簇,并提高系统的一致性收敛速度。     

无速度输入多智能体系统的一致性

本文研究了有无引导者的多智能体系统在非线性协议下的一致性问题.当智能体速度信息无法获知时,分别针对有无引导者的多智能体系统设计了包含辅助系统和智能体相对位移信息的非线性分布式协议.借助图论、Lyapunov稳定性理论、Barbalat引理等方法,推导出有无引导者的多智能体系统在连通无向通讯网络中实现一致的充分条件,其次,设计了一种新的能使引导–追随者多智能体系统在有向通讯网络中实现期望一致的协议.最后,数值仿真验证了结果的正确性.     

混合阶多智能体无向网络的拟平均一致性

为解决混合阶动态多智能体网络的拟平均一致性,将混合阶动态多智能体网络的拟平均一致性转化为增广的一阶多智能体网络的平均一致性,并给出相应一致性问题协议的定义,根据网络的拓扑结构连通性特点,运用代数图论、矩阵理论中的圆盘定理和李雅普诺夫理论证明了定拓扑和变拓扑无向网络下一致性协议的稳定性定理,并以由4个一阶智能体和2个二阶智能体所组成的混合阶智能体网络为例进行具体说明.理论研究和仿真结果都表明所提协议的正确性.     

基于公共邻居的MHK一致性协议及其稳定性分析

如何增强多智能体系统一致性收敛是其一致性研究的重要问题。提出了一种新的MHK（multi-agent-based Hegselmann-Krause）一致性协议,该协议将智能体间的公共邻居作为切换网络下多智能体分布式协作的重要调控因素。针对该协议下的多智能体系统设计了能量函数,分析并证明了该系统具有李雅普诺夫意义下的稳定性,将收敛为一个或多个子观点集群。数值仿真采用增量分析方法考察了系统所收敛的观点集群数量与初始拓扑区间长度的关系;实验表明,该协议使多智能体系统收敛为数量更少的观点集群。所提出的基于公共邻居的MHK一致性协议能够有效提高切换网络的连通性,从而增强系统的一致性收敛,并能为观点演化模型的控制与优化提供理论支撑。     

具有时滞的混合阶多智能体系统的组一致性

针对由离散时间一阶和二阶智能体组成的混合阶多智能体系统,研究其在固定和切换拓扑结构下受通信时滞影响时的组一致性问题。分别为两类智能体提出组一致性协议,引入模型变换,将闭环系统转化为等价系统。在一定假设条件下,以代数图论、矩阵理论为主要研究工具,分别在固定和切换拓扑结构下给出了混合阶多智能体系统实现渐近组一致性的条件。采用数值仿真对所得结果的有效性进行了验证。     

多智能体切换网络自适应组一致性

在切换网络下,针对具有未知且互不相同的非线性动态的多智能体系统,假设其未知的非线性动态可线性参数化,并运用自适应控制策略和牵制控制方法,提出了一种组一致性算法,使得多智能体系统在切换网络下达到组一致性。该算法仅仅依赖相邻智能体间的相对位置信息,基于Lyapunov理论、Barbalat引理、自适应控制理论及代数图论等理论,对该算法进行了稳定性分析和参数收敛分析。通过一个仿真实例验证了提出的算法有效性。     

Consensus for linear multi-agent system with intermittent information transmissions using the time-scale theory

This paper investigates the consensus problem for linear multi-agent system with fixed communication topology in the presence of intermittent communication using the time-scale theory. Since each agent can only obtain relative local information intermittently, the proposed consensus algorithm is based on a discontinuous local interaction rule. The interaction among agents happens at a disjoint set of continuous-time intervals. The closed-loop multi-agent system can be represented using mixed linear continuous-time and linear discrete-time models due to intermittent information transmissions. The time-scale theory provides a powerful tool to combine continuous-time and discrete-time cases and study the consensus protocol under a unified framework. Using this theory, some conditions are derived to achieve exponential consensus under intermittent information transmissions. Simulations are performed to validate the theoretical results.     

Group consensus control for heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies

In this paper, the group consensus problems of heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies are investigated. First, a class of distributed group consensus protocol is proposed for achieving the group consensus of heterogeneous multi-agent systems by using the neighbours’ information. Then, some corresponding sufficient conditions are obtained to guarantee the achievement of group consensus. Rigorous proofs are given by using graph theory, matrix theory and Lyapunov theory. Finally, numerical simulations are also given to verify the theoretical analysis.     

Leaderless consensus for the fractional-order nonlinear multi-agent systems under directed interaction topology

Leaderless consensus for the fractional-order nonlinear multi-agent systems is investigated in this paper. At the first part, a control protocol is proposed to achieve leaderless consensus for the nonlinear single-integrator multi-agent systems. At the second part, based on sliding mode estimator, a control protocol is given to solve leaderless consensus for the the nonlinear single-integrator multi-agent systems. It shows that the control protocol can improve the systems’ convergence speed. At the third part, a control protocol is designed to accomplish leaderless consensus for the nonlinear double-integrator multi-agent systems. To judge the systems’ stability in this paper, two classic continuous Lyapunov candidate functions are chosen. Finally, several worked out examples under directed interaction topology are given to prove above results.     

双层网络上多智能体系统的部分分量一致性

部分分量一致是指多智能体系统中所有状态变量的一些分量在时间趋于正无穷的情况下具有收敛性,是一种比恒同一致弱的动力学行为.本文将一阶领导–跟随多智能体系统推广到双层网络,在此基础上分别构造了两个合适的牵制控制器,并得到了相应的误差系统,然后运用矩阵理论和稳定性理论,将该系统的部分分量一致性问题转化为误差系统的部分变元稳定性问题,并导出该双层领导–跟随多智能体系统实现部分分量一致性的充分条件.最后,数值模拟验证了理论结果的正确性.     

Distributed consensus of heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies

In this article, we study distributed consensus of heterogeneous multi-agent systems with fixed and switching topologies. The analysis is based on graph theory and nonnegative matrix theory. We propose two kinds of consensus protocols based on the consensus protocol of first-order and second-order multi-agent systems. Some necessary and sufficient conditions that the heterogeneous multi-agent system solves the consensus problems under different consensus protocols are presented with fixed topology. We also give some sufficient conditions for consensus of the heterogeneous multi-agent system with switching topology. Simulation examples are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.     

Fixed-time Group Consensus of Nonlinear Multi-agent Systems via Pinning Control

This paper deals with the fixed-time group consensus problem for multi-agent systems (MASs) subjected to exogenous disturbances. Firstly, two pinning control algorithms are constructed for MASs, which not only reduce the number of controllers but also achieve expected tracking consensus. Secondly, fixed-time group consensus is ensured by utilizing the algebraic graph theory, Lyapunov stability and fixed-time control technique. Finally, simulations are finally given for demonstrate the availability of the derived results.

     

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.