基于事件触发非线性多智能体系统的固定时间一致性

本文研究了在有向拓扑下,带有非线性动力学多智能体系统的固定时间一致性问题.提出了一种新的基于事件触发机制的非线性控制策略,对于每个智能体给出了基于状态信息的事件触发条件,当状态误差满足所给条件时才触发事件,能有效的减小系统的能量耗散和控制器的更新频次.利用Lyapunov稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在固定时间能实现领导跟随一致性,且不存在Zeno行为.相较于有限时间一致性策略,采用固定时间一致性策略系统的收敛时间不再依赖于系统的初始状态.最后,仿真实例验证了理论结果的有效性.     

基于事件触发二阶多智能体系统的固定时间比例一致性

研究了在无向拓扑下, 由多个子群组成的二阶多智能体系统的固定时间比例一致性问题, 采用反推法设计了一种基于事件触发的固定时间非线性比例一致控制策略, 该策略包含分段式事件触发函数: 当智能体在追踪虚拟速度时, 给出了基于速度信息的触发条件; 当智能体速度与虚拟速度达到一致时, 切换至基于位置信息的触发条件, 可有效减少系统能量耗散及控制器更新频次. 通过在位置和速度状态上设置比例参数, 在固定时间内可实现不同子群智能体之间的比例一致. 利用代数图论、线性矩阵不等式以及Lyapunov稳定性理论, 证明在该控制策略下, 二阶多智能体系统能实现固定时间比例一致性, 且不存在Zeno行为. 最后, 仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.     

对抗网络下时滞非线性多智能体系统固定时间二分一致性

本文针对一类存在输入时延的非线性多智能体系统,研究了其在结构平衡的无向符号图下的固定时间二分一致性问题.首先,本文针对智能体间相互合作与相互竞争的关系,设计了一类存在输入时延的多智能体系统固定时间分布式一致性控制协议,使得系统状态在固定时间内收敛到数值相同但符号相反的两个值,且收敛时间上界与初始状态无关.随后,利用Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了在存在输入时延的情况下多智能体系统实现固定时间二分一致性的充分条件和收敛时间的上界值,证明了控制算法的稳定性.最后,仿真实例验证了所提固定时间二分一致性算法和理论结果的有效性.     

基于事件触发的非线性多智能体系统的固定时间分群一致性

结合事件触发控制方法研究非线性多智能体系统的固定时间分群一致性问题.提出一种非线性分布式事件触发分群一致性控制协议,并给出状态信息触发控制器更新的条件.该控制协议不受入度平衡条件限制,且只需自身状态信息与邻居智能体进行通信即可在固定时间内快速实现分群一致性.系统收敛时间与智能体的初始状态无关,可有效降低系统控制器更新频率和系统的资源消耗.结合代数图论、矩阵分析及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出协议作用下,多智能体系统在固定时间内能够实现分群一致性,且不存在Zeno行为.最后,通过仿真实例检验了理论结果的可行性.     

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.     

网络攻击下多智能体系统动态事件触发一致性

研究网络攻击下一般线性多智能体系统的动态事件触发一致性问题.考虑多智能体系统在受到网络攻击后,被攻击节点的状态会改变,导致与其相应的连接无法工作,设计修复策略恢复被攻击节点及其相应的连接,给出网络攻击下分布式事件触发控制协议.在静态事件触发机制基础上,通过引入动态阈值参数,提出动态事件触发机制.进一步,利用图论、线性矩阵不等式和李雅普诺夫函数方法,给出网络攻击下实现多智能体系统一致性的充分条件,并证明在所提出的动态事件触发条件下,能够有效避免芝诺行为.最后,通过仿真例子来验证理论结果的有效性.     

自适应事件触发控制的多智能体系统一致性

研究了拓扑结构为有向强连通图的多智能体系统的一致性问题。提出一种新的自适应事件触发控制方案,根据采样数据动态调整触发时间间隔,提高了系统的控制性能。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,得到多智能系统渐进趋于一致的充分条件。同时,得到一致性条件与触发参数和通信拓扑有关的结论,数值仿真结果进一步验证了理论分析的有效性。     

基于事件触发的三阶多智能体系统一致性控制

针对多智能体间信息通信量大的问题,提出一种事件触发控制策略来研究了三阶多智能体系统在有向固定拓扑下的一致性问题.首先,基于定义的位置、速度和加速度的测量误差,设计了一种新颖的事件触发控制机制.然后,采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转换,利用Lyapunov理论给出了系统达到一致性的充分条件,且确保了Zeno...     

事件触发机制下的多智能体领导跟随一致性

研究了一类具有动态领导者的一阶多智能体系统的一致性问题。基于事件触发机制给出两种一致性协议,即集中式触发控制协议和分散式触发控制协议。利用李雅普诺夫稳定性理论和模型转化方法分别给出多智能体系统在两种协议作用下达到领导跟随一致的充分条件。同时,理论计算表明,系统在两种控制协议下均不存在Zeno行为。实例仿真结果验证了理论方案的有效性。     

基于事件触发的二阶多智能体系统平均一致性

针对二阶多智能体系统在固定无向拓扑下的平均一致性问题,为减少不必要的资源浪费,给出一种基于事件触发控制的一致性算法．首先,针对每个智能体设计基于状态误差形式的触发函数,只有当状态误差达到特定值时智能体才触发事件,在两个相邻事件触发时刻之间保持控制输入不变．然后,利用模型转换思想将系统的一致性问题转化为稳定性问题,并利用矩阵理论和李亚普诺夫理论给出系统达到平均一致的充分条件．最后,通过仿真实验验证该理论方案的有效性.     

Dynamic Event-Triggered Fixed-Time Consensus Control and Its Applications to Magnetic Map Construction

This article deals with the consensus problem of multi-agent systems by developing a fixed-time consensus control approach with a dynamic event-triggered rule. First, a new fixed-time stability condition is obtained where the less conservative settling time is given such that the theoretical settling time can well reflect the real consensus time. Second, a dynamic event-triggered rule is designed to decrease the use of chip and network resources where Zeno behaviors can be avoided after consensus is achieved, especially for finite/fixed-time consensus control approaches. Third, in terms of the developed dynamic event-triggered rule, a fixed-time consensus control approach by introducing a new item is proposed to coordinate the multi-agent system to reach consensus. The corresponding stability of the multi-agent system with the proposed control approach and dynamic event-triggered rule is analyzed based on Lyapunov theory and the fixed-time stability theorem. At last, the effectiveness of the dynamic event-triggered fixed-time consensus control approach is verified by simulations and experiments for the problem of magnetic map construction based on multiple mobile robots.

     

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.      

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.     

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。     

采用超节点协同的多智能体系统一致性算法

针对如何提高多智能体系统达到一致性的收敛速度的问题,提出了一种采用超节点协同的多智能体系统一致性算法.新算法对多智能体系统建立图信号模型,在图中选出超节点进行协同,有效提高一致性收敛速度.首先利用单跳采样算法对图进行超节点的选取和局部集的划分,并对局部集内的节点进行一次协同.然后超节点之间进行边的连接得到粗化图,用粗化图的拉普拉斯矩阵特征值设计图滤波器的系数.最后超节点的信号经过图滤波器迭代达到平均值后,传输给其一阶邻居节点,使所有节点达到平均一致.仿真结果表明所提算法能够最终实现平均一致性,与现有方法相比,可以显著提高收敛速度,并减少计算量.     

Fixed-Time Output Consensus Tracking for High-Order Multi-Agent Systems With Directed Network Topology and Packet Dropout

This paper studies the problem of fixed-time output consensus tracking for high-order multi-agent systems(MASs)with directed network topology with consideration of data packet dropout.First,a predictive compensation based distributed observer is presented to compensate for packet dropout and estimate the leader’s states.Next,stability analysis is conducted to prove fixed time convergence of the developed distributed observer.Then,adaptive fixed-time dynamic surface control is designed to counteract mismatched disturbances introduced by observation error,and stabilize the tracking error system within a fixed time,which overcomes explosion of complexity problem and singularity problem.Finally,simulation results are provided to verify the effectiveness and superiority of the consensus tracking strategy proposed.The contribution of this paper is to provide a fixed-time distributed observer design method for high-order MAS under directed graph subject to packet dropout,and a novel fixed-time control strategy which can handle mismatched disturbances and overcome explosion of complexity and singularity problem.     

可变脉冲控制下的多智能体系统固定时间一致性研究

为降低网络节点间的通信成本并提升系统收敛速度,提出基于可变脉冲控制的多智能体系统(MASs)固定时间一致性的双阶控制(TSC)策略。将整个控制周期分为可变脉冲控制阶段和固定时间连续控制阶段,根据实际应用需求动态调整脉冲控制和固定时间控制的时间周期,并且在脉冲时间窗内可随机进行脉冲采样。采用固定时间一致性理论使MASs的一致性时间不依赖于系统的初始条件,引入随机扰动增强TSC策略在实际系统中的可用性,利用Lyapunov函数、代数图论和矩阵分析得到系统达到固定时间一致性的充分条件。通过具有切换拓扑结构的领导-跟随者数值仿真案例验证了理论分析的有效性,并表明TSC策略的收敛时间和通信次数相比于单一可变脉冲控制和单一固定时间连续控制分别减少了0.07 s和6～9。