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.     

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.     

具通信时滞的二阶严格正则多智能体系统的一致性

研究通信时滞影响下的多智能体系统的一致性设计问题,其中智能体由单输入单输出的二阶严格正则传递函数表示。对具有向生成树的多智能体系统,提出了一类基于输出的二阶一致性协议。首先,在不考虑通信时滞的情形下,得到了维持一致性的参数条件。进而,在前述参数条件下,得到了闭环多智能体系统在的最大容许时滞的上界。最后,用数值仿真验证了所提理论结论的有效性。与已有研究文献相比,针对单输入单输出严格正则多智能体系统设计了一类基于输出反馈的一致性协议,二阶积分链多智能体系统可看作研究系统的特例。     

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...     

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.     

异质多智能体系统二分一致性的充要条件

针对由一阶智能体和二阶智能体组成的异质多智能体系统的二分一致性问题,对连续和离散系统情形分别设计了二分一致性协议。基于结构平衡的拓扑,通过规范变换实现了从具有敌对关系的系统到具有非负连接权重系统的转化,将二分一致性问题转变为一般一致性问题。进一步,运用代数图论和矩阵理论分析闭环控制系统的动态特性,得到了异质多智能体系统渐近实现二分一致性的充要条件。最后通过数值模拟验证了所得结果的有效性。     

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.     

通信时延下多智能体系统的安全一致性控制

研究了离散时间多智能体系统存在通信时延条件下的安全一致性问题.本文的目标是设计一种一致性控制算法能够使得网络中各正常智能体抵御敌对智能体的攻击并实现最终状态一致.该算法仅利用个体的自身状态和相邻个体的时延信息作为控制输入,并根据控制器参数、拓扑属性和通信时延,获得了所提算法实现收敛的充要条件.最后,通过仿真实例对理论结果进行了验证.     

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。     

Consensus Seeking for Discrete-time Multi-agent Systems with Communication Delay

This paper studies the consensus problem for discrete-time multi-agent systems of first-order in the presence of constant communication delay. Provided that the agent dynamics is unstable and the network topology is undirected, effects of two kinds of communication delays on consensus are investigated. When the relative information is affected by delay, we show that the effect of delay can be alleviated by using the historical input information in the protocol design. On the other hand, if the communication delay only influences the actually transmitted information, sufficient condition admitting any large yet bounded delay for consensus is obtained, and the delay in this case is allowed to be unknown and time-varying. Finally, simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.      

离散时间分数阶多自主体系统的时延一致性

复杂工作环境中,许多自然现象的个体动力学特性用整数阶方程不能描述,只能用非整数阶（分数阶）动力学来描述个体的运动行为. 本文假设多自主体系统内部连接组成有向加权网络,个体的动态特性应用分数阶动力学方程描述,个体之间数据传输存在通信时延. 应用分数阶系统的Laplace变换和频域理论,研究了离散时间的分数阶多自主体系统的渐近一致性. 应用Hermit-Biehler 定理,研究了具有样本时延的分数阶多自主体系统的运动一致性,得到保证系统稳定的时延的上界阈值. 最后应用一个实例对结论进行了验证.     

带未知耦合权重的领导-跟随多智能体系统的实用一致性

一致性理论在许多领域有广泛应用.现有很多研究成果是关于恒同一致的.在实际中,由于任何系统都会不可避免地受到一定的外界扰动,要求误差函数的极限等于0是难以做到的,但当时间充分大时误差函数在可接受区间内是可行的.本文首先给出多智能体系统的实用一致性概念,然后研究含未知耦合权重的一阶非线性领导-跟随多智能体系统的实用一致性问题.通过设计合适的控制协议,运用图论、矩阵理论和强实用稳定性理论,得到该多智能体系统实现实用一致性的充分条件.数值模拟验证了理论结果的正确性.     

二阶多智能体系统采样控制的一致性

研究在固定拓扑和切换拓扑下,二阶多智能体系统通过采样控制的一致性问题。首先,对于固定拓扑,给出了二阶多智能体系统通过采样控制达到一致性的充要条件;其次,对于切换拓扑,在所有联合切换拓扑有生成树的前提下,建立基于控制参数和采样周期使二阶系统实现一致性的充分条件。最后,用数值仿真验证所给结论的有效性。     

多智能体系统输入约束下的一致性与轨迹规划研究

针对多智能体系统提出了一种分布式预测控制方法. 首先, 研究了有输入约束下的一致性问题. 其次, 对环境中有障碍物的多智能体轨迹规划进行了研究, 其中只有当障碍物进入智能体有限感知区域内时, 障碍物状态信息才能被获取. 基于预测控制方法, 设计了一种分布式控制算法来解决上面两个问题. 构造一个与每个智能体动力学相交互的代价函数, 设计相应最优控制问题, 从而实现优化控制算法. 智能体间交互信息是其邻居在上一时刻的最优控制状态. 系统稳定性可以通过构造代价函数中的一个终点状态控制器与最优控制问题中的一个终点状态区域来保证. 仿真研究表明所提方法的有效性.     

Event-Triggered Asymmetric Bipartite Consensus Tracking for Nonlinear Multi-Agent Systems Based on Model-Free Adaptive Control

In this paper, an asymmetric bipartite consensus problem for the nonlinear multi-agent systems with cooperative and antagonistic interactions is studied under the event-triggered mechanism. For the agents described by a structurally balanced signed digraph, the asymmetric bipartite consensus objective is firstly defined, assigning the agents’ output to different signs and module values. Considering with the completely unknown dynamics of the agents, a novel event-triggered model-free adaptive bipartite control protocol is designed based on the agents’ triggered outputs and an equivalent compact form data model. By utilizing the Lyapunov analysis method, the threshold of the triggering condition is obtained. Subsequently, the asymptotic convergence of the tracking error is deduced and a sufficient condition is obtained based on the contraction mapping principle. Finally, the simulation example further demonstrates the effectiveness of the protocol.      

Leader-follower Consensus of Upper-triangular Nonlinear Multi-agent Systems

This paper is concerned with the leader-follower consensus problem by using both state and output feedback for a class of nonlinear multi-agent systems. The agents considered here are all identical upper-triangular nonlinear systems which satisfy the Lipschitz growth condition. First, it is shown that the leader-follower consensus problem is equivalent to the control design problem of a high-dimensional multi-variable system. Second, by introducing an appropriate state transformation, the control design problem can be converted into the problem of finding a constant parameter, which can be obtained by solving the Lyapunov equation and estimating the nonlinear terms of the given system. At last, an example is given to verify effectiveness of the proposed consensus algorithms.      

DoS攻击下具备隐私保护的多智能体系统均值趋同控制

均值趋同是一种广泛应用于分布式计算和控制的算法, 旨在系统通过相邻节点间信息交互、更新, 最终促使系统中所有节点以它们初始值的均值达成一致. 研究拒绝服务(Denial-of-service, DoS)攻击下的分布式离散时间多智能体系统均值趋同问题. 首先, 给出一种基于状态分解思想的分布式网络节点状态信息处理机制, 可保证系统中所有节点输出值的隐私. 然后, 利用分解后的节点状态值及分析给出的网络通信拓扑条件, 提出一种适用于无向通信拓扑的多智能体系统均值趋同控制方法. 理论分析表明, 该方法能够有效抵御DoS攻击的影响, 且实现系统输出值均值趋同. 最后, 通过仿真实例验证了该方法的有效性.