不确定多智能体系统的鲁棒量化一致性研究

采用滑模控制设计方法考虑了多智能体系统的鲁棒量化一致性问题。将多智能体系统的滑模面设计由考虑匹配不确定的情形推广到同时带有匹配和不匹配不确定性的情形,并采用线性矩阵不等式技术给出滑模面参数的求解方法。针对数字通信通道编解码的特点,充分考虑了量化参数不匹配和外部干扰等多种不利因素的影响,提出一种新的滑模到达控制律确保闭环系统能在有限时间到达设计的滑模面,实现量化一致性的目标。经计算机仿真实验比较验证了本设计方法的有效性。     

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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

多智能体系统分布式一致性算法研究现状

综述了多智能体系统分布式一致性问题的研究现状。从理论层面介绍了一致性问题的几种常见定义及与特性相关的主要参数;总结归纳了近年来几种一致性协议及其理论分析结果;分析和阐述了一致性问题的主要应用领域的进展。展望了未来的研究方向。     

切换通信拓扑下线性多智能体系统的鲁棒协同输出跟踪控制

针对存在外界扰动一类线性多智能体系统,设计了一种鲁棒的分布式输出跟踪控制器。该算法适用于智能体之间的通信拓扑有向且可能时变(切换)的情况。控制器结构包括两部分:第一部分可以保证跟踪误差在理想情况下(不存在外界干扰的情况)一致指数收敛;另一部分用来抵消或减弱实际存在的外界干扰效应。数学上证明了该控制器可以完全抑制常值干扰的影响,即在存在常值干扰的情况下,跟踪误差依然渐近收敛到零;而对于其他类型的导数有界干扰,通过选择设计参数可以保证跟踪误差的最终界可以任意小。最后,通过一个数值仿真实例,验证了这两方面的结论。     

线性多智能体系统一致性问题的部分稳定性方法

提出了处理高阶线性多智能体系统一致性问题的线性变换.该线性变换将一致性问题转化为一个部分稳定问题.研究了一般线性协议下线性多智能体系统的三个问题: 1) 寻找一致性收敛判据; 2) 计算一致性函数; 3) 设计线性一致性协议的增益矩阵.具体来说,提出了基于矩阵 Hurwitz 稳定的一致性收敛的充分必要条件,给出了一致性函数的解析表达式,同时建立了一致性协议的增益矩阵与多智能体系统收敛时间和一致性精度的关系,并针对预先给定的收敛时间和精度要求设计了增益矩阵.     

非参数不确定多智能体系统一致性误差跟踪学习控制

针对一类在有限时间区间上执行重复任务的主-从型非参数不确定多智能体系统,提出一致性误差跟踪学习控制方法,用于解决在任意初始误差情形下的一致性问题.根据Lyapunov综合方法设计控制器,经过足够多次迭代后,藉由从智能体的一致性误差在整个作业区间上完全跟踪对应的期望一致性误差轨迹,实现各从智能体在预设的部分作业区间上对主智能体的零误差轨迹跟踪.采用鲁棒策略与学习策略相结合的手段处理非参数不确定性,利用双曲正切函数设计反馈项补偿随迭代次数变化但有界的不确定性.仿真结果表明了该控制方案的有效性.     

Fuzzy consensus of multi-agent systems with granular fuzzy uncertainty in communication topology

In this paper, the consensus problem in linear multi-agent systems with uncertain topology is investigated. The uncertainty in the communication topology is represented by granular fuzzy numbers obtained from expert knowledge, and the required calculations are performed with multidimensional relative–distance–measurement interval arithmetic. The concept of granular fuzzy graph and fuzzy Gershgorin disc theorem is introduced. Then a fuzzy consensus protocol is proposed for the multi-agent system with fuzzy granular uncertain topology. A two-step algorithm is also proposed to build the consensus protocol. We also propose a theorem for calculating the final value of fuzzy consensus, which shows the final value of consensus as a fuzzy number. Simulation results show the efficiency of the suggested algorithm.     

Robust iterative learning protocols for finite-time consensus of multi-agent systems with interval uncertain topologies

This paper is devoted to the robust finite-time output consensus problems of multi-agent systems under directed graphs, where all agents and their communication topologies are subject to interval uncertainties. Distributed protocols are constructed by using iterative learning control (ILC) algorithms, where information is exchanged only at the end of one iteration and learning is used to update the control inputs after each iteration. It is proved that under ILC-based protocols, the finite-time consensus can be achieved with an increasing number of iterations if the communication network of agents is guaranteed to have a spanning tree. Moreover, if the information of any desired terminal output is available to a portion (not necessarily all) of the agents, then the consensus output that all agents finally reach can be enabled to be the desired terminal output. It is also proved that for all ILC-based protocols, gain selections can be provided in terms of bound values, and consensus conditions can be developed associated with bound matrices. Simulation results are given to demonstrate the effectiveness of our theoretical results.     

离散时间高阶不确定线性多个体系统保性能一致性分析

本文研究了存在参数不确定性的离散时间高阶多个体系统保性能一致性问题,给出了一种设计其线性一致性协议的方法.首先,通过模型转换的方法将该问题转换为一组离散时间不确定系统的稳定性问题;然后,构造合适的Lyapunov函数并利用离散时间系统稳定性理论,推导出一个使离散时间高阶不确定多个体系统获得保性能一致的LMI充分条件;接着,以一致性序列的形式给出参数不确定条件下的离散时间高阶多个体系统的一致性收敛结果.最后,参数不确定的对比数值仿真验证了本文理论的正确性和有效性.     

基于部分稳定性方法的离散时间多智能体系统的一致性

研究有向信息拓扑下离散时间线性多智能体系统的一致性分析与设计问题.利用提出的线性变换,将一致性问题转换为相应线性系统的部分变元渐近稳定性问题.基于部分变元稳定性理论,得到有向信息拓扑下离散时间线性多智能体系统达到渐近一致的基于矩阵Schur稳定性的充要条件和状态一致函数的解析表达式.同时设计了反馈增益矩阵.最后数值实例验证了所得理论的有效性.     

Global bounded consensus of multi-agent systems with non-identical nodes and communication time-delay topology

This article investigates the global bounded consensus problem of networked multi-agent systems exhibiting nonlinear, non-identical node dynamics with communication time-delays. Globally bounded consensus conditions for both delay-independent and delay-dependent conditions based on the Lypunov–Krasovskii functional method are derived. The proposed consensus criteria ensures that all agents eventually move along the desired trajectories in the sense of boundedness. The proposed consensus criteria generalises the case of identical agent dynamics to the case of non-identical agent dynamics, and many related results in this area can be viewed as special cases of the above results. We finally demonstrate the effectiveness of the theoretical results by means of a numerical simulation.     

受未知通信时滞影响的高阶多智能体系统的趋同

本文考虑了极点在闭左半平面的高阶连续多智能体系统的趋同问题.假设网络拓扑为有向图,且个体从邻居收到的信息存在通信时滞,分别得到与时滞无关和与时滞有关的两种趋同条件,这两个条件充分揭示了智能体结构、通信时滞和网络拓扑三者之间的关系.本文的核心方法是利用参数化代数Riccati方程的唯一正定解来设计趋同增益.此外,文中说明了通信时滞在有些情况下可为时变的.最后,数值例子验证了所得理论结果的有效性.     

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。     

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.