带通信时滞的多智能体系统的群集运动

由于环境的影响以及自身只能以有限的速度影响其他智能体,使得多智能体之间的影响不能立即作用,因此通常都有一定的时间延迟。在Cucker-Smale模型的基础之上研究了带有通信时滞的系统,主要利用二次函数理论证明了当智能体间的通信时滞在满足一定的条件下,依然可以达到群集运动。最后也给出了通信时滞下的Cucker-Smale模型的数值仿真结果,发现当其他系统参数不变时,耦合系数越小,系统能容忍的通信时滞越大。这也进一步证明了该理论的正确性。     

具有时滞的多智能体系统的群集运动分析

研究了一类具有固定时滞的多智能体系统的群集运动问题。首先当时间趋于无穷大时,利用积分不等式技巧,得到智能体平均速度的渐近速度。再给出系统达到群集运动的充分条件,并通过李雅普洛夫方法给出证明。最后,给出数值仿真验证理论结果的有效性。     

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。     

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.     

多智能体系统的自适应群集分布式优化

本文对具有非线性函数群集行为的连续时间多智能体系统的分布式优化问题进行了研究。本文的目的是 使局部代价函数之和最小。每个智能体只知道与其对应的代价函数。为了解决这一问题,本文设计了一个分布式 控制律,在这个研究中该控制律仅仅依赖于自己和邻居的速度。通过李雅普诺夫稳定性证明了多智能体系统的收 敛性,而且在最小化局部代价函数之和的同时所有智能体可以避免碰撞。最后,通过一个仿真案例来说明所获得 的分析结果。     

异构变时延多智能体系统编队控制分析

实际工程应用中,异构多智能体的编队控制问题研究具有十分重要的意义。考虑现实环境影响,编队系统个体之间的通信变时延难以忽略。系统收敛速率是评价系统性能的重要依据,然而现有编队控制问题研究很少能给出相应的量化指标。针对上述情形,对包含一、二阶智能体的异构变时延系统的编队控制问题进行分析研究。首先,考虑固定有向通信拓扑情况,对领航跟随者模式下异构变时延多智能体系统提出线性一致性控制协议。然后,构建误差系统模型,利用图论与矩阵论分析方法,并结合Routh-Hurwitz定理与牛顿-莱布尼兹公式,获得系统实现编队控制的充要条件,同时得到估算系统收敛速率的不等式关系。最后,仿真算例中随机给定一种系统节点0全局可达的通信拓扑,并对不同时延情况的编队控制效果进行分析,验证一致性控制协议的正确性和有效性。     

具有干扰的多领航者系统的群集运动的快速收敛

针对具有多领航者网络化系统的离散时间群集运动问题,提出了一阶/二阶网络化系统的包容控制算法。运用现代控制理论、代数图论和线性矩阵不等式等分析工具对所提出的控制算法进行理论分析,得到了具有干扰的多领航者网络化系统在离散时间情况下有限时间内实现群集运动的收敛条件。最后,利用LMI工具箱数值仿真求得正定矩阵范围,进而确定线性系统的稳定性。系统仿真验证了所得结论的正确性。     

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。     

具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制

研究了具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制问题.分别讨论了具有固定拓扑结构和变化拓扑结构两种情形下二阶多智能体系统在具有随机通信时延情况下的一致性问题.通过构造Lyapunov函数的方法得到多智能体系统的时延依赖稳定判据,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了系统稳定的条件.最后,仿真和实验结果验证了研究所得结论的正确性和有效性.     

复杂分数阶多自主体系统的运动一致性

复杂环境中,许多自然现象的动力学特性不能应用整数阶方程描述,而只能用分数阶（非整数阶）动力学的智能个体合作行为来解释. 本文假设多自主体 系统存在个体差异,采用不同的分数阶动力学特性组成复杂分数混合阶微分方程. 应用分数阶系统的Laplace变换和频域理论,研究了有向网络拓扑下,时延分数混合阶多自主体系统的运动一致性. 由于整数阶系统是分数阶系统的特殊情况,本文的结论可以推广到整数阶与分数阶混合的多自主体系统中. 最后,应用仿真实例对本文结论进行了验证.     

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。     

Reduced-Order Observer-Based Leader-Following Formation Control for Discrete-Time Linear Multi-Agent Systems

Formation control of discrete-time linear multi-agent systems using directed switching topology is considered in this work via a reduced-order observer, in which a formation control protocol is proposed under the assumption that each directed communication topology has a directed spanning tree. By utilizing the relative outputs of neighboring agents, a reduced-order observer is designed for each following agent. A multi-step control algorithm is established based on the Lyapunov method and the modified discrete-time algebraic Riccati equation. A sufficient condition is given to ensure that the discrete-time linear multi-agent system can achieve the expected leader-following formation. Finally, numerical examples are provided so as to demonstrate the effectiveness of the obtained results.      

Flocking shape analysis of multi-agent systems

In this paper,we consider the shape control in flocking behavior of a multi-agent system with a virtual leader.Besides the traditional flocking control terms,which include a gradient-based term,a velocity consensus term and a navigational feed-back in general,a new piecewise smooth neighbor-based local controller is added to regulate the configuration to the desired flocking shape.All agent velocities approach the desired velocity asymptotically,while collisions among agents can be avoided.Furthermore,based...     

邻域交互结构优化的多智能体快速蜂拥控制算法

针对多智能体系统在动态演化过程中容易出现的"局部聚集"现象,融 合复杂网络中的拓扑结构优化理论与多智能体系统协调蜂拥控制研究,提出了一种基 于邻域交互结构优化的多智能体快速蜂拥控制算法.该算法首先从宏观上分析多智 能体的局部聚集现象,利用社团划分算法将局部相对密集的多个智能体聚类成一个 社团,整个多智能体系统可以划分成多个相对稀疏的社团,并为每个社团选择度 最大的个体作为信息智能体,该个体可以获知虚拟领导者信息;随后从多智能体 系统中不同社团相邻个体间的局部交互结构入手,取消社团间相邻个体的交 互作用,设计仅依赖于社团内部邻居个体交互作用的蜂拥控制律;理论分 析表明,只要每个社团存在一个信息智能体,在虚拟领导者的引导作用下,整个多 智能体系统就可以实现收敛的蜂拥控制行为;仿真实验也证实了对多智 能体系统进行邻域交互结构优化可以有效提高整个系统的收敛速度.     

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。     

多智能体系统的非震颤固定时间一致性

研究了多智能体系统的非震颤固定时间一致性问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,导出了实现固定时间一致性的充分条件,其中到达一致时间的上界估计不再依赖于多智能体系统的初始状态条件。此外,与传统含有符号函数的有限时间和固定时间控制器不同的是,所提出的新颖控制方案是非震颤的,有利于多智能体系统的一致性性能表征。最后,用一个数值例子验证了理论分析结果的有效性和可行性。     

Distributed Adaptive Output Consensus of Unknown Heterogeneous Non-Minimum Phase Multi-Agent Systems

This article addresses the leader-following output consensus problem of heterogeneous linear multi-agent systems with unknown agent parameters under directed graphs.The dynamics of followers are allowed to be non-minimum phase with unknown arbitrary individual relative degrees.This is contrary to many existing works on distributed adaptive control schemes where agent dynamics are required to be minimum phase and often of the same relative degree.A distributed adaptive pole placement control sche...