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。     

带未知耦合权重的领导-跟随多智能体系统的实用一致性

一致性理论在许多领域有广泛应用.现有很多研究成果是关于恒同一致的.在实际中,由于任何系统都会不可避免地受到一定的外界扰动,要求误差函数的极限等于0是难以做到的,但当时间充分大时误差函数在可接受区间内是可行的.本文首先给出多智能体系统的实用一致性概念,然后研究含未知耦合权重的一阶非线性领导-跟随多智能体系统的实用一致性问题.通过设计合适的控制协议,运用图论、矩阵理论和强实用稳定性理论,得到该多智能体系统实现实用一致性的充分条件.数值模拟验证了理论结果的正确性.     

基于事件触发的二阶多智能体领导跟随一致性

研究二阶多智能体系统在固定有向拓扑下的领导跟随一致性问题.为了节省网络和计算资源,给出一种基于事件触发控制的一致性算法.针对每个跟随者智能体,设计基于状态误差形式的触发函数,只有当状态误差满足一定条件,即触发函数取值为零时智能体才触发事件,同时更新并传递自身的采样信息,在两个相邻事件触发时刻之间,控制输入只受领导者控制信号的影响.利用模型变换、矩阵理论和Lyapunov稳定性理论给出多智能体系统达到领导跟随一致性的充分条件.仿真结果验证了理论方案的可行性和有效性.     

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。     

二阶非线性多智能体系统领导跟随一致性研究

为减少通信时延对系统一致性的影响,针对有领导者的二阶非线性多智能体系统的领导跟随一致性进行了研究,新颖的提出近似随机脉冲时延的概念并应用于新协议。相比于传统协议,新协议在脉冲时刻通信时延较小时,各智能体基于时延态对自身当前时刻状态进行预测,并以自身未来预测状态取代时延态发送给各邻接智能体同时补偿自身反馈通道时延,从而使系统更快实现一致性。基于Lyapunov稳定性理论,利用一类再推广的Halanay不等式的性质给出两个保证系统实现一致性的充分条件。最后,实例仿真证明了新协议的优越性。     

带有输入时滞的领导跟随系统扰动抑制一致性

针对一类受到外部干扰且有输入时滞的多智能体系统,讨论了在固定有向拓扑下的领导跟随扰动抑制一致性问题。首先,对于存在外部干扰的多智能体系统,给出分布式状态观测器,使得每个智能体的系统状态和外部干扰被同时估计。其次,基于截取预测方法,利用邻居智能体相对输出信息获得的状态估计和自身干扰估计为每个智能体设计一致性协议。然后,用Lyapunov-Krasovskii理论对系统的观测性和稳定性进行分析,获得满足多智能体系统稳定的充分条件,并将控制器增益和观测器增益求解转化为求解线性矩阵不等式(LMIs)的形式。最后,通过一个仿真例子来验证所得结果的可行性和有效性。     

二阶混杂多智能体系统的安全二分一致性

本文在合作–竞争网络下针对一类由二阶连续时间个体和离散时间个体构成的混杂多智能体系统, 研究了系统中存在恶意个体情况下的安全二分一致性问题. 首先, 在假设智能体的恶意邻居数量上限已知的情况下, 基于删除邻居信息中极端值的思想, 设计了一种安全二分一致性容错算法. 其次, 基于鲁棒图性质进行系统转换, 运用图论、矩阵论等分析工具得到了系统实现安全二分一致性的图条件. 最后, 通过仿真实例验证了所得结果的有效性.关键词: 混杂多智能体系统; 恶意个体; 安全二分一致性; 容错算法     

有向图中基于扰动观测器的线性多智能体系统一致性

在有向图中,针对多智能体系统中智能体动力学存在扰动的情形,研究了系统的一致性问题.每个智能体的动力学模型为存在未知外部扰动的一般线性系统.在有向图是强连通的条件下,通过设计一种基于扰动观测器的分布式算法,实现了存在未知扰动的线性多智能体系统的一致性.最后通过仿真验证所提算法的有效性.     

积分事件触发策略下的线性多智能体系统领导跟随一致性

研究有向切换拓扑下线性多智能体系统的事件触发一致跟踪问题.大多数已有的工作研究了固定拓扑下的事件触发控制,然而,当智能体间联系随时间发生改变或通信拓扑随时间发生变化时,该控制策略失效.鉴于此,在考虑切换拓扑的基础上提出一种基于积分型事件触发的控制策略.首先,当拓扑图包含一棵生成树且领导者是根节点时,利用Lyapunov稳定性理论、代数图论和矩阵变换,基于积分型事件触发控制协议,在切换拓扑下多智能体系统达到领导跟随一致性;然后,当存在多个领导者时,基于设计的触发机制在切换拓扑下多智能体系统实现包含控制,上述两种情况下闭环系统均不存在Zeno现象;最后,通过仿真结果验证控制策略的有效性.     

事件触发下多智能体系统一致性的干扰主动控制

本文针对带有外部干扰影响的多智能体系统,研究了基于事件触发机制下的多智能体系统Leader-Following一致性的控制问题.采用干扰观测器来估计系统中存在的干扰,并设计了基于事件触发机制的干扰主动控制方案.运用现代控制理论和矩阵论等工具分析了多智能体协同运动算法得到了多智能体系统在分布式事件触发机制下的一致性收敛条件,并且分析了本文设计的分布式事件触发机制的时间间隔存在正的下界.最后通过计算机仿真,验证了本文所提控制算法的有效性.     

Finite-time consensus for multi-agent systems via nonlinear control protocols

This paper investigates the fnite-time consensus problem of multi-agent systems with single and double integrator dynamics,respectively.Some novel nonlinear protocols are constructed for frst-order and second-order leader-follower multi-agent systems,respectively.Based on the fnite-time control technique,the graph theory and Lyapunov direct method,some theoretical results are proposed to ensure that the states of all the follower agents can converge to its leader agent s state in fnite time.Finally,some simulation results are presented to illustrate the efectiveness of our theoretical results.     

Transformation groups for weakly non-linear periodic systems†

The method of infinitesimal transformations is applied to weakly non-linear periodic systems described by n first-order coupled differential equations. The transformation groups, which leave the equations invariant, are determined by a perturbation method, Those transformations roduce the systems to non-linear autonomous form. The equivalence of the results of the method, within the first-order approximation, to other averaging and perturbation techniques is illustrated by an example of a second-order system.     

基于干扰观测器的二阶多智能体系统模型参考一致性

针对受到外部干扰影响的二阶多智能系统, 提出一种新型干扰观测器的设计方案.在只有部分智能体能接收到参考模型信 号的条件下, 研究受到不同外系统生成干扰信号影响的二阶多智能体系统模型参考一致性问题.针对干扰信号由线性外系统和非线性外系 统生成的情况, 分别设计干扰观测器.进一步提出分布式控制协议, 所提出的一致性协议可以有效地抑制干扰, 最终实现多智能体 系统的模型参考一致性.仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

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.     

基于多车辆集群的多编队一致性协议

针对车道减少路段下的车辆通行问题,提出了一个基于多车辆集群的多编队横向和纵向一致性协议.该协议既保证集群内领导车、跟随车状态的一致性,又保证集群间领导车状态的一致性,使得集群所有车辆能够通过车道减少路口.利用Routh稳定理论和Lyapunov方法,对控制协议进行一致性和稳定性分析.仿真实验结果验证了所提横向和纵向协议能够使得多车辆集群收敛一致,并且在满足不同车辆换道比例的情况下能够提高道路吞吐量、减少总通行时间.     

Ultra-fast consensus of discrete-time multi-agent systems with multi-step predictive output feedback

This article addresses the ultra-fast consensus problem of high-order discrete-time multi-agent systems based on a unified consensus framework. A novel multi-step predictive output mechanism is proposed under a directed communication topology containing a spanning tree. By predicting the outputs of a network several steps ahead and adding this information into the consensus protocol, it is shown that the asymptotic convergence factor is improved by a power of q + 1 compared to the routine consensus. The difficult problem of selecting the optimal control gain is solved well by introducing a variable called convergence step. In addition, the ultra-fast formation achievement is studied on the basis of this new consensus protocol. Finally, the ultra-fast consensus with respect to a reference model and robust consensus is discussed. Some simulations are performed to illustrate the effectiveness of the theoretical results.     

多智能体系统能控性研究进展

能控性问题是多智能体协调控制领域中一个基本又十分重要的研究课题.本文对多智能体系统能控性问题的研究现状进行综述.介绍了多智能体能控性领域的基本问题和特点,并结合智能体自身动力学与邻居交互协议,从拓扑结构角度对该领域当前的研究热点和前沿进行分析阐述.进一步,对结构能控性的研究成果进行归纳总结,并对能观测性、可镇定性和复杂网络能控性等相关问题进行阐述.最后给出了仍需解决的问题和可能的研究方向.     

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。