基于信息融合的多智能体协作方法的研究与应用

将信息融合技术运用到多智能体系统中,利用信息融合方法对智能体得到的在空间上分布的其他智能体感知的局部信息进行融合,得到较完整的态势评估,以此来规划和协调多智能体系统的协作行为,提出了一种基于信息融合的多智能体协作方法。将该方法应用在机器人救援仿真系统中,结果表明该方法能够实现全局上的任务分解策略,有效提高了智能体协作能力。     

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.     

多智能体系统一致性的递阶结构设计

针对多智能体系统的一致性协作,研究了以提高群体一致性收敛速度为目标的多层递阶拓扑结构设计问题.首先讨论了满足物理拓扑约束并具有更优性能的递阶拓扑结构存在的可能性.在此基础上,根据一致性问题的收敛时间性能指标,将递阶结构设计转化为一个与多层递阶系统中所有子图拉普拉斯矩阵特征值相关的优化问题.通过将连通图转换为若干点导出子图和它们之间的关联图,提出一个该优化问题的双层拓扑结构设计算法,并基于该算法发展了满足物理拓扑结构约束的多层递阶结构设计算法.仿真算例表明由此设计的递阶协作过程可有效加快多智能体群体一致性的收敛速度.     

基于多智能体的多机器人控制研究

多机器人控制是目前机器人研究的关键问题,本文以足球机器人为研究平台,首先讨论多智能体系统的组织结构和智能体的体系结构;然后,基于多智能体理论,组建多机器人系统,提出一种适用性广泛的多机器人协作控制方案,主智能体和辅助智能体相互协作,降低多机器人系统控制的复杂度.提高了控制效率.实验结果证明该协作控制方案的优越性.     

一类异构多智能体系统有向图下的广义平均一致性分析

本文对有向图下离散时间一阶二阶混合的异构多智能体系统广义平均一致性问题进行研究.首先给出了该异构系统广义平均一致性的基本概念.在此基础上,针对平均一致性研究中对交互拓扑为平衡网络的局限,提出了一种基于辅助变量的线性一致性协议,对每一个智能体增加一个辅助变量,用于记录个体的状态更新.采用图论、非负矩阵理论、特征值扰动等方法进行分析证明,表明该协议使得异构多智能体系统在任意强连通有向图下达到广义平均一致性.并对收敛值的性质进行了分析.最后,通过仿真对该结论进行了验证.     

基于经典理论的协作跟踪与干扰抑制技术

研究了当存在确定性干扰时, 多智能体系统的协作跟踪控制问题. 系统中个体之间的通信拓扑由时不变的有向图网络构成, 而每个个体的动态特性均由单输入单输出的线性系统描述. 本文将多智能体的分布式协调控制问题理解成并归结为输出调节问题来解决, 并由此提出了一种基于个体间相对输出反馈机制以及经典极点配置理论的分布式协作控制律. “内模原理”的使用也因此显得尤其重要. 此外, 为了分析所提出的控制律的稳定性, 本文还引入了复根轨迹的概念, 这是对经典根轨迹技术的推广, 它在本文中的有效应用显示了其潜在的应用价值.     

异构多机器人协作系统研究进展

异构多机器人系统可以发挥单一结构机器人在某个领域的优点而达到整体的最优配置,机器人的功能和接口协议对协作系统影响很大.IGRS协议是我国在信息设备协作领域中惟一的国际标准,为异构多机器人协作提供了有效的支持.对国内外相关研究进行系统地归纳和总结,找出需要解决的问题,并在课题组研制的多种机器人平台上,从3个方面阐述了基于IGRS协议的异构多机器人协作系统:异构机器人的定位、通信以及感知方案;异构机器人协商策略和分组方案;机器人的功能分类和规划,提出了细粒度可控的任务委托分配方案.     

群智能在多智能体系统中的应用研究进展

群智能算法是受群居性昆虫群体的集体行为启发而设计的分布式问题求解方法,将它应用到多智能体系统,旨在提高系统的鲁棒性、灵活性和自适应性。以群智能在多智能体系统中的应用为线索,首先介绍群智能的核心机制,然后从多智能体系统通信机制、协作技术、学习问题及体系结构建立这几个方面总结群智能理论在多智能体系统中的已有工作。最后分析和讨论了群智能方法在多智能体系统应用中存在的问题,并提出今后的工作展望。     

协作机器人学的研究现状与发展

随着机器人向系统应用的方向发展，提出了由多机器 人构成的群体或社会的组织与控制问题．多机器人协作问题已成为机器人学研究领域的热点 之一．其中基于分布式人工智能中多智能体系统理论，研究多机器人协作问题正受到普遍关 注．本文对协作机器人学的研究现状进行了综述，并展望了其未来的发展．     

Multi-Agent层次协作模型在RoboCup中的应用

RoboCup是多Agent系统研究的一个很好的平台。建立一支成功的机器人足球队需要很多领域的知识,合理的模型结构和Agent之间的协调与协作是RoboCup比赛中赢球的关键所在,协调与协作是多Agent系统研究的重要课题。针对RoboCup仿真比赛的多智能体协作问题,分析了目前在RoboCup中的几个典型多智能体协作模型,提出一种三层的Multi-Agent层次协作模型,它包括全局层、局部层和个体层。并通过实验证明该模型是合理的、有效的。     

多UUV协作系统的研究现状与发展

介绍了多UUV（Unmanned Underwater Vehicle）协作系统的结构和特点,分析了其未来应用前景,并对国外多UUV系统的应用现状进行了综述．在此基础上,着重分析了系统涉及的导航、通信、控制和能源等技术的研究现状并展望了其未来的发展方向．     

Designing the NGC system of a small ASV for tracking underwater targets

The paper describes the development of the Navigation, Guidance and Control system of a small, prototypal Autonomous Surface Vehicle (ASV), which is part of an ASV/UUV (Unmanned Underwater Vehicle) robotic system. The main task of the ASV is to serve as supply vessel for the UUV it can carry, deploy and recover and to allow communication with a remote control station. The main problem the NGC system has to handle is that of making the ASV track the UUV and maintain the relative distance within a given bound, using delayed information about the UUV position provided by an acoustic tracking and positioning systems. The specific tracking problem is formulated in a suitable way and a strategy for its solution is proposed and implemented by means of an appropriate control architecture. Stability is discussed using Lyapunov techniques and performances are shown by means of simulations.     

通信延迟下的多UUV协同定位——基于航迹预测的实时更新算法

研究了主从式多无人水下航行器(UUV)协作系统的协同定位方式,并针对协同定位过程中存在的水声通信和探测时延问题,提出了基于主UUV航迹预测的无状态逆推的非等间隔实时更新(ⅡRU)定位方法,用于提高从UUV的协同定位精度.该方法采用统计建模方法对主UUV航迹进行预测,用于从UUV相对距离量测的实时更新,并基于非等间隔滤波...     

一种新的基于SOA 的多机器人协作分层体系结构

为了研究高效、通用和松耦合的多机器人协作体系结构,提出一种基于SOA（面向服务的架构）的分 层体系结构．在分层结构的基础上,以服务为组成元素,设计规范的多机器人SOA 协议与接口,在协作中实现对机 器人下层功能组件的透明封装和上层服务的灵活调用,可以有效避免异构对协作的影响,有利于系统的构建、扩展、 重组和维护．实验结果验证了技术的可行性和实用性．     

基于反步法的欠驱动UUV的3维路径跟踪控制

研究了欠驱动无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)在3维空间中的路径跟踪控制器设计及其稳定性分析问题.首先建立2阶积分器形式的欠驱动UUV空间6自由度运动模型和动力学模型.针对该运动模型,以位置误差作为虚拟控制变量,基于反步法(backstepping)设计路径跟踪控制器.根据李亚普诺夫理论,在理论上证明了所设计的路径跟踪控制系统是稳定的.该控制器实现了欠驱动UUV 3维空间的路径跟踪控制.仿真结果验证了控制器的有效性.     

基于BDI的Agent合同网实现

合同网是一个用于分布式问题求解的高层通信协议,本文给出了一个扩充的合同网协议的会话策略和一个BDI精神状态形成模型,并在此基础上将BDI模型用于合同网协议,给出了实现合同同网协议的一系列BDI行为驱动规则。本文在合同网协议的招投标过程中引入了信任度、稳健度和积极程度等精神状态参数,这类参数有助于改善协作质量,从而使系统具有较好的适应性和灵活性。     

开放式控制平台及其在无人潜航器制导系统中的应用

重点分析了开放式控制平台(OCP)的基本结构和中间件技术,并针对目前无人潜航器(UUV)制导系统存在的开发局限性,提出了基于 OCP 的开放式无人潜航器制导系统结构和软硬件实现体系。     

基于DRTSADL的分布式实时系统建模

在考察现有的体系结构描述语言的基础上,提出了一种新的分布式实时系统体系结构描述语言（DRTSADL）,研究了该语言操作语义。结合一个分布式实时前端系统实例描述,说明了DRTSADL的应用。与现存ADL相比,新的ADL对分布式实时系统有较强的描述能力。     

UUV群探测系统仿真设计

研究水下航行器(UUV)群协同探测问题,系统用多传感器协同探测,执行警戒、侦察、监视水下航行等作战任务,要求实时快速和准确探测。针对目前水下情况复杂,UUV导航精度低、水声通信误码率大等状态。为解决算法研制与实际结合不紧密的问题,提高UUV群协同探测系统性能,采用GUI函数接口,设计并实现了UUV群协同探测仿真系统。系统可通过可视化界面,用MATLAB平台对UUV群用于多目标的协同探测算法进行仿真。仿真结果表明,仿真系统能够满足UUV协同仿真测试要求,对于UUV群协同探测系统的研制具有重要的应用价值。     

信息-物理融合系统若干关键问题综述

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)集成了计算系统与物理系统,并通过嵌入式计算机与网络实现了两者之间的协作和融合,将对人们的生产和生活方式产生重要影响.CPS是一个全新的研究领域,利用现有基础理论和技术设计CPS时面临着众多问题.介绍了CPS的概念、特点和体系结构,分析了与嵌入式系统、网络的关联,从计算系统、网络系统和控制系统3个方面概括了CPS设计面临的主要挑战,并着重探讨了当前一些可用于CPS设计的理论和技术以及CPS研究的最新进展,指出CPS当前的发展应以解决系统抽象层次设计、系统建模、体系结构设计、数据传输和管理、子系统集成方面的问题作为其下一步发展主要的研究方向,并提出了一些可行的解决办法,可为相关研究提供参考.