离散时间混合多智能体的拟平均一致性控制

为了研究混合一阶和二阶异质无向多智能体网络离散时间一致性问题,提出了固定和可变拓扑结构的多智能体网络的拟平均一致性协议.根据Lyapunov函数和代数图论,分析了多智能体网络的稳定性,表明在固定和可变拓扑结构的情况下,混合阶多智能体系统可以达到拟平均一致.对6个节点组成的4种不同的无向网络拓扑结构进行了仿真,结果显示了变拓扑离散时间异质多智能体网络的位置和速度均能达到拟平均一致.仿真结果表明,该算法对混合阶多智能体网络的拟平均一致性控制有效.     

异质多智能体系统滞后一致性跟踪控制

针对一阶、二阶混合异质多智能体系统的滞后一致性问题,提出了一种基于牵制控制的分布式滞后一致性控制协议。首先,将滞后一致性分析转化为稳定性证明;然后,利用图论和Lyapunov稳定性理论分析闭环系统稳定性;最后,分别在固定拓扑和切换拓扑结构下给出了基于线性矩阵不等式（LMI）形式的滞后一致性可解的充分条件,从而实现异质多智能体的领导-跟随者滞后一致性。数值仿真结果表明,所提出的滞后一致性控制方法可以使异质多智能体系统实现领导-跟随者滞后一致性。     

一种面向移动监控型网络的分簇路由协议

传统的无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中节点是基本保持静止的,使网络中的节点具有移动性可以改善WSN功能;针对移动监控型无线传感器网络中拓扑结构改变频繁,传统的路由协议不能适用的问题,提出了一种基于分簇的移动性路由协议(mobile cluster routing protocol,MCR);该协议包含一个分布式分簇算法(distributed cluster algorithm,DCB),此算法充分考虑了节点移动性和剩余能量,通信复杂度比较低,分簇效率很高;同时,针对节点移动,协议中提出了一种注册机制,通过这种机制可以实现在移动过程中的信息交互;实验表明,MCR协议能够有效提高在移动环境下的网络性能。     

基于事件触发机制的多智能体网络平均一致性研究

文章研究了事件触发机制下具有固定和切换拓扑结构的多智能体网络的平均一致性问题。为了有效降低多智能体一致性控制协议的更新次数,文章提出了仅依赖于各智能体及其邻居节点信息的分布式事件触发机制。为了使多智能体网络渐近收敛至初始平均状态,文章提出了基于事件触发机制的多智能体平均一致性协议。然后,文章建立了事件触发机制下的闭环系统模型,并分别获得了固定和切换拓扑结构下多智能体网络平均一致收敛的充分条件。仿真表明,基于事件触发机制的平均一致性协议保证了多智能体网络的平均一致性,并且分布式事件触发机制有效降低了多智能体一致性协议更新次数。     

基于传感器网络的智能环境监控系统的实现

针对传统监控系统构架的弊端,提出了基于无线传感器网络的分布式智能环境监控系统的方案和实现。监控节点除了与中心节点通信外,各监控节点之间也可进行通信,并设计了通信协议,实现了无线传感器网络的路由算法—低功耗自适应聚类路由（LEACH）协议和门限敏感的高效能传感器网络（TEEN）协议。同时,在通信失效的情况下,监控节点能启动智能自处理机制,使异常情况的灾难损失达到最小。实验证明：本系统相比传统监控系统具有更好的灵活性与稳定性。     

一种基于切换拓扑和事件触发机制的一致性协议

研究了一种新的基于切换拓扑的事件触发一致性协议,该协议设计了两个事件触发器,包括智能体状态演化引发的收敛事件触发器和拓扑变化引发的拓扑事件触发器,并给出了与事件触发器有关的公共Lyapunov函数的稳定性分析和理论证明,还设计了一种基于约束集的网络连通算法,用于提高网络的连通性。仿真实验结果表明,新的协议能够使得系统收敛一致,有效降低智能体控制器的更新频率,减少系统能耗,提升网络的连通效果,能为事件触发控制的后续研究提供理论支撑。     

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。     

基于分布式PID控制的任意阶线性多智能体系统的一致性

研究普通线性多智能体系统在有向拓扑结构下的一致性问题,提出一种基于分布式PID控制的新的一致性协议.\.首先通过变量转换将一致性问题转变为误差系统的渐近稳定问题;然后构造Lyapunov函数,基于线性矩阵不等式(LMI)给出系统实现一致性的充分条件;最后通过仿真与纯比例控制作了比较.仿真结果表明,系统的结构拓扑图在存在全局可达节点的条件下,通过选择合适的PID参数,可克服噪声的干扰,缩短系统的收敛时间.     

有限时间一致无迹Kalman滤波器

本文研究多个传感器测量非线性系统时的分布式无迹Kalman滤波器(Unscented Kalman filter, UKF)的设计问题.借助离散多智能体系统有限时间平均一致算法的思想, 针对无向通信和有向通信网络分别设计了两种不同的滤波算法.对于无向连通的通信拓扑, 利用节点存储的一致性算法的迭代值构造差向量, 由该差向量构成的Hankel矩阵的核来得到分布式无迹Kalman滤波器, 并通过利用误差协方差矩阵的逆来构造Lyapunov函数, 基于随机稳定性引理证明了该有限时间一致无迹Kalman滤波器的稳定性.对于有向强连通的通信拓扑, 结合比率一致和Hankal矩阵的核来设计分布式无迹Kalman滤波器, 该滤波器的稳定性与无向通信拓扑的滤波器相同.最后, 通过仿真例子来验证所提滤波器的跟踪效果.     

移动自组网基于能量效率的分布式拓扑控制算法

移动自组网中,网络的拓扑结构可以通过调节每个节点的传输功率加以控制,拓扑控制的基本目标是设计基于功率优化的算法,既能维护网络的连通性,又能降低节点的传输功率,延长节点的生存时间,达到优化网络性能的目的.在GG图的基础上,提出了一种基于能量效率的拓扑控制算法VCGG(a varying-cone distributed topology-control algorithm on Gabriel graph).算法采用可变扇区的思想,运用优先删除最远节点的方法(FDFN)选择逻辑邻居节点,建立了一个度有界、平     

二阶多智能体系统参数自适应的有限时间一致性算法

目前二阶多智能体系统尚未明确给出自适应参数的确定方法,且系统的收敛速度较慢.为在实际应用中预测飞行器多智能体系统下一时刻的状态并提高收敛速度,提出一种参数自适应的一致性算法.将当前智能体间位置和速度的差值作为一致性协议的反馈参数,研究固定拓扑和切换拓扑情形下二阶多智能体系统的有限时间一致性问题,构造Lyapunov函数,同时利用LaSalle不变集原理和齐次理论,得到系统在有限时间内达到稳定的条件,实现对不同飞行器输入状态的自适应调节.仿真结果表明,该算法能够保证多智能体系统在有限时间内实现一致跟踪,且收敛速度较快.     

Fuzzy adaptive iterative learning coordination control of second-order multi-agent systems with imprecise communication topology structure

In this paper, we investigate the perfect consensus problem for second-order linearly parameterised multi-agent systems (MAS) with imprecise communication topology structure. Takagi-Sugeno (T–S) fuzzy models are presented to describe the imprecise communication topology structure of leader-following MAS, and a distributed adaptive iterative learning control protocol is proposed with the dynamic of leader unknown to any of the agent. The proposed protocol guarantees that the follower agents can track the leader perfectly on [0,T] for the consensus problem. Under alignment condition, a sufficient condition of the consensus for closed-loop MAS is given based on Lyapunov stability theory. Finally, a numerical example and a multiple pendulum system are given to illustrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

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。     

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.     

ODE–热方程级联系统的事件触发控制

本文针对常微分方程(ODE)耦合偏微分方程(PDE)建模的分布式参数多智能体系统进行研究, 针对一致性同步问题, 提出了事件触发的网络化ODE–热方程级联系统多智能体一致性边界交互协议. 本文考虑的热方程左边界为Neumann边界条件, 并且与ODE系统耦合, 右边界为绝热边界条件. 假设网络化多智能体系统的连接方式为全联通有向拓扑图, 给出ODE–热方程级联系统的多智能体的一致性控制协议. 另外针对现有数字式控制器, 设计了事件触发的一致性控制协议, 并利用李雅普诺夫函数验证了在事件触发条件下ODE–热方程级联系统的稳定性. 最后给出了由5个ODE–热方程级联的多智能体系统的仿真结果, 验证了事件触发控制器的有效性.     

基于事件驱动的多智能体有限时间分群一致控制

针对二阶线性多智能体系统的分群一致控制问题,考虑智能体通信拓扑同时包含协作和对抗关系,提出一种基于事件驱动控制的有限时间分布式领航跟随分群一致性算法,该算法可使多智能体系统在有限时间内实现分群一致,即各子组内的智能体实现状态一致,不同子组收敛至不同一致状态.采用事件驱动控制机制,设计事件驱动函数及事件触发条件,降低智能体控制器更新频率,减少系统能耗.基于代数图论和李雅普诺夫稳定性理论推导出系统的有限时间稳定性条件,通过巧妙构造Lyapunov函数,给出系统有限收敛时间的显式估计,同时证明在所提出的事件驱动机制下,每个智能体相邻触发时间间隔有严格的正下界,即避免了芝诺行为.仿真实验验证了所提出的有限时间事件驱动分群一致控制算法的有效性.     

一种基于切换拓扑结构的一致性协议及其稳定性

本文研究了一种新的基于最近邻法则的分布式离散形式的一致性协议,该协议只参考两个邻域成员状态进行状态演变、系统网络拓扑为无向连接切换拓扑图。文中还研究了邻域部分信息选取的策略,给出了策略的具体算法,并设计了公共Lyapunov函数,进行了系统的稳定性分析,对影响协议收敛的调整因子进行分析和证明。最后给出了对应的仿真实验,仿真实验以11个移动智能体的汇聚为例,实验结果表明,在新的协议下,智能体的移动能够保持时时连通,该多智能体系统的汇聚过程能表现出全局渐近稳定的结果,同时系统演化过程当中所需的存储量、计算量大为减少。     

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。     

带有不连续动力学的非线性多智能体系统固定时间一致性EI北大核心CSCD

本文研究了一类带有不连续动力学和有界扰动的非线性多智能体系统领导跟随固定时间一致性问题.首先,在不对称的有向拓扑图下,本文设计了一种辅助信号,该辅助信号用于观测领导者状态,且该辅助信号不在通信信道中传输,可以有效地减少系统计算代价.随后,基于辅助信号,本文设计了一种不连续控制协议,以实现多智能体系统固定时间收敛.然后,利用非光滑分析、Lyapunov稳定性理论及代数图论等证明系统可在任意初始状态下达到固定时间一致.最后,仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.