数据丢包下事件驱动的非线性多智能体迭代学习控制

针对具有随机链路丢包、通信带宽受限以及模型未知的非线性多智能体一致性问题, 提出一种事件驱动的分布式无模型迭代学习控制策略. 首先建立系统的事件驱动决策机制, 给出基于输出信息的通信触发条件, 当该条件满足时触发事件, 各智能体间进行通信, 不满足条件时则不通信, 从而能够有效减少智能体间的大量通信和能量耗散. 其次, 使用伪偏导数将非线性系统沿迭代轴动态线性化, 借助邻居在前一步事件触发时的输出信息设计随机链路丢包补偿机制, 再结合事件驱动通信机制设计分布式控制协议. 在此基础上, 使用压缩映射原理分析算法收敛性能, 仿真结果表明随着迭代次数的增加, 事件触发间隔变大, 所有的智能体将完成对期望轨迹的跟踪.     

通信时滞下事件驱动多智能体系统环形编队控制

针对一阶具有通信时滞的多智能体系统环形编队存在通信和计算资源消耗大的问题,引入事件驱动控制机制,综合设计适用于任意环形编队的控制律分别耦合状态相关和状态无关两类事件驱动条件。事件触发函数基于状态误差建立,使得个体之间的信息通信和控制信号更新仅在事件触发时刻进行。从理论上严格证明了系统在控制律作用下的收敛性,并通过数值仿真验证了控制算法的有效性。仿真结果也表明,在获得系统期望性能的前提下,降低了控制器输入的更新频率和减少了智能体的资源消耗。     

多智能体系统的事件驱动控制

近年来事件驱动控制发展迅速,并引起了多智能体系统领域研究者的极大关注.本文对基于事件驱动控制的多智能体系统的研究现状进行综述.从智能体动力学角度,分别对这个领域的一些代表性成果和研究方法进行了归纳总结.进一步,论述了边事件驱动控制策略下的多智能体系统的研究成果.随后,利用一类新型事件驱动控制来探讨多智能体系统的一致性问题.最后,给出了尚未解决的问题和未来值得关注的研究方向.     

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.     

间歇通信下具有双层拓扑结构的多智能体系统一致性研究

本文研究了在间歇通信机制下具有两层网络拓扑结构的多智能体系统一致性问题.首先,提出了一种在间歇通信机制下的一致性控制协议,通过建立网络结构模型和误差系统模型,将一致性问题等效转化为线性时滞系统的渐近稳定性问题.其次,利用Lyapunov-Krasovskii泛函分析方法,导出了多智能体网络在间歇通信机制下达到一致性的充分条件,结论以一组 LMI形式给出.最后,通过仿真算例验证了该方法的有效性.     

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.     

含通信延时及输入延时的线性多智能体的一致性

针对通信延时及输入延时并存的情况下,研究具有一般线性动态特性的高阶多智能体在固定且无向的网络拓扑下的一致性.通过将多智能体的特征方程分解为一系列低阶的因子,一致性问题转换为一系列低阶因子的稳定性分析问题,降低了问题的分析复杂度.进一步地,分析无延时情况下多智能体达到一致性的控制增益的取值范围,即增益的稳定区间.当从稳定区间选取一个固定的控制增益时,应用频率扫描高级聚类法分析多个因子在两延时参数空间中的稳定性,并由此获得多智能体延时无关及延时相关的一致性结论.一个说明性的例子验证了分析结论.     

不确定通信拓扑下多智能体系统鲁棒一致性

本文研究一类具有通信不确定的多智能体系统鲁棒一致性问题.本文提出基于标称通信拓扑有向生成树的线性变换方法,将线性多智能体系统的状态一致性问题转化为相应线性系统的鲁棒部分变元渐近稳定性问题.首先采用基于有向生成树关联矩阵的线性变换,将多智能体系统网络的全局状态方程转化为一个降阶子系统;其次,将拉普拉斯矩阵的摄动部分进行分解,利用降阶系统设计鲁棒二次镇定控制器,推导出所有智能体状态达到渐近一致的充分条件.在此基础上将控制协议的参数设计转化为求解线性矩阵不等式的可行解.最后,通过数值仿真验证了所提出的一致性协议分析与设计方法的可行性和有效性.     

离散时间系统的多智能体的一致性

动态多智能体系统的一致性是复杂动力学系统中很有现实意义的问题.假设智能体连接网络拓扑是无向、固定和连通的,而且个体之间信息传递存在通信时廷,分析了一个动态移动多智能体离散时间系统.应用广义Nyquist判据研究具有通信时延的多智能体离散时间系统,得到了保证系统达到一致的充分条件.最后应用计算机仿真验证了该结论的有效性.     

切换拓扑结构下多智能体系统的一致性研究

针对一类多智能体系统,研究了系统在切换拓扑结构下的一致性控制问题。假定系统拓扑结构的变化符合马尔可夫过程,设计与切换拓扑结构相关的一致性协议,利用线性矩阵不等式和随机稳定性理论,给出了多智能体系统满足一致性的充分条件,并通过数值仿真验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

Necessary and sufficient condition for average consensus of networked multi-agent systems with heterogeneous time delays

This paper deals with an average-consensus problem of networked multi-agent systems with heterogeneous time delays. First, a necessary and sufficient condition is derived for multi-agent systems to achieve average consensus. This condition is represented in the form of an algebraic condition by using the delay-transition and the delay-weighted Laplacians. Second, a performance criterion is introduced to evaluate multi-agent systems that do not achieve average consensus. The criterion is represented in terms of the norms with respect to the above Laplacians. These results imply that the introduced Laplacians play important roles in analysing multi-agent systems with heterogeneous time delays. The validity of the analysis results is demonstrated by simulations with six-agent systems.     

基于事件触发控制的二阶多智能体的一致性

研究二阶多智能体系统在固定有向拓扑下的一致性问题。为减少不必要的网络带宽资源的浪费,给出一种基于事件触发控制的一致性算法。该算法基于状态误差对系统中的所有个体建立事件触发函数,使得个体之间的信息通讯和控制信号更新仅在事件触发时刻进行。采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转化,并利用Lyapunov理论给出了系统达到渐近一致的充分条件。仿真结果验证了理论方案的有效性。     

切换拓扑下多自主体系统的事件触发一致性控制

本文针对一阶非线性多自主体系统,考察了切换拓扑下的事件触发一致性控制问题.当切换拓扑子图的并图包含有向生成树时,基于一阶保持器提出了一种分布式事件触发一致性算法,用以降低网络的通信负载.运用迭代法和不等式法,得到了多自主体系统达到有界一致性的充分条件.此外,证明了所提事件触发机制不存在Zeno现象,并得到了触发间隔的正下界.最后,给出仿真实例,验证了所提事件触发一致性算法和理论分析结果的有效性.     

具有随机丢包的网络控制系统的镇定

研究具有随机丢包的网络控制系统(NCS)的镇定问题.同时考虑传感器节点到控制器节点(S/C)和控制器节点到执行器节点(C/A)的随机丢包,并分别对这两种丢包现象建模.基于Lyapunov稳定性理论,得到闭环系统全局均方渐近稳定的充分条件.进一步利用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到状态反馈控制律的增益矩阵.数值仿真算例验证了所得结果的有效性.     

Event-triggered control for discrete-time multi-agent average consensus

We consider the average consensus problem for the multi-agent system in the discrete-time domain. Three triggering based control protocols are developed, which dictate the broadcast and control update instants of individual agents to alleviate communication and computational burden. Lyapunov-based design methods prescribe when agents should communicate and update their control so that the network converges to the average of agents' initial states. We start with a static version of the distributed event-triggering law and then generalize it so that it involves an internal auxiliary variable to regulate the threshold dynamically for each agent. The third protocol uses a self-triggering algorithm to avoid continuous listening wherein each agent estimates its next triggering time and broadcasts it to its neighbors at the current triggering time. Numerical simulations are shown to validate the efficacy of the proposed algorithms.     

具有通信时延的二阶多智能体系统有限时间一致性跟踪控制

针对具有通信时延的二阶多智能体系统的有限时间一致性控制问题,分别研究了具有固定拓扑和切换拓扑网络结构情形下的二阶多智能体系统的有限时间一致性。为使多智能体系统能在有限时间内可以达到一致,引入一致性控制增益矩阵并设计了相应的基于相对位置和相对速度的时延状态误差有限时间一致性控制算法,利用系统模型转换,泛函微分方程稳定性理论和有限时间Lyapunov稳定性定理得到了使系统在有限时间内达到一致跟踪的最大时延上界值。最后,仿真实验结果验证了所得理论的正确性和有效性。     

时延多智能体系统领导跟随一致性研究

为符合实际情形,针对不确定与随机发生非线性的多智能体系统,研究了有时延且网络拓扑切换时系统的领导跟随一致性。传统协议通常保守的假设邻接个体间通信时延与个体和领导者间通信时延大小相同,新协议中上述时延可以大小不同。相比于传统方法,新颖的将复杂网络同步问题研究领域对时延的处理方法引入到多智能体系统一致性问题的研究中,利用一类推广的Halanay不等式,给出系统实现领导跟随一致性需满足的两个与时延无关的充分条件,即时延在相关参数满足定理条件的前提下不影响系统最终实现一致性。相比其他方法得到的含有时延的判定条件,本研究结果保守性更低,实例仿真验证了新协议的可行性。     

Distributed consensus for multi-agent systems with delays and noises in transmission channels

This paper studies the distributed consensus problem for linear discrete-time multi-agent systems with delays and noises in transmission channels. Due to the presence of noises and delays, existing techniques such as the lifting technique and the stochastic Lyapunov theory are no longer applicable to the analysis of consensus. In this paper, a novel technique is introduced to overcome the difficulties induced by the delays and noises. A consensus protocol with decaying gains satisfying persistence condition is adopted. Necessary and sufficient conditions for strong consensus and mean square consensus are respectively given for non-leader–follower and leader–follower cases under a fixed topology. Under dynamically switching topologies and randomly switching topologies, sufficient conditions for strong consensus and mean square consensus are also obtained. Numerical examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed protocols.