二阶有向多智能体网络的可控包含控制

研究随机给定拓扑结构的二阶有向多智能体网络的可控包含控制问题.针对当前包含控制研究成果大多没有考虑多智能体网络领导者和跟随者的可控配置问题,结合复杂网络可控性理论和二分图最大匹配算法给出满足网络可控的领导者和跟随者集合,并为跟随者智能体设计相应的控制协议,驱使跟随者能够渐近收敛到由多个领导者构成的静态凸包中,从而实现网络的可控包含控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

带强连通分支的多智能体系统可控包含控制

研究有强连通子图拓扑结构的有向多智能体系统领导者选择及可控包含控制问题.根据网络拓扑结构,智能体被分为两类:单元智能体和一般智能体.首先设计强连通子图中个体组成的单元智能体的一致性协议实现各个单元的一致;后由单元智能体和一般智能体构成新的拓扑结构,结合复杂网络可控性理论与二分图最大匹配算法确定满足网络可控的最少领导者集合,并为所有智能个体设计相应的控制协议,驱使跟随者渐近收敛到多个领导者组成的动态凸包中,从而实现网络的可控包含控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

网络攻击下双层结构多智能体系统一致性

研究了遭受网络攻击的双层结构多智能体系统的一致性问题。针对包含领导层和跟随者层的双层网络结构的多智能体系统,考虑了如下情况：领导层相邻智能体之间为友好合作关系,跟随者层相邻智能体之间既包含友好合作也包含对抗竞争关系,同时领导层与跟随者层中部分对应智能体之间存在牵制关系。分析了受网络攻击的领导层多智能体系统、跟随者层多智能体系统和双层网络结构多智能体系统的节点之间的一致性关系。基于线性矩阵不等式（LMI）、李雅普诺夫稳定性理论和图论等相关知识给出了领导层多智能体系统节点间实现一致,跟随者层多智能体系统节点间实现二分一致,以及双层结构的多智能体系统之间实现点对点二分一致的充分性判据。最后,给出了具体的数值仿真例子,实现了遭受网络攻击的双层结构多智能体系统的一致性,验证了所给出的判据的有效性。     

基于观测器的多智能体系统的有限时间包含控制

在固定有向拓扑结构下,研究了具有多个静态或动态领导者的多智能体有限时间包含控制问题;假设领导者之间不存在信息的交互,提出基于快速终端滑模的控制算法,该算法驱使跟随者的运动轨迹在有限时间收敛到由领导者组成的凸包中;进一步,考虑实际应用中跟随者状态不能在线获得的情况,提出基于有限时间观测器的包含控制协议;利用图论和Lyapunov有限时间稳定性理论,给出了有限时间包含控制的充分条件;最后通过仿真示例,验证了算法的有效性。     

多智能体系统的有限时间包含控制研究

在固定有向拓扑结构下,研究了具有多个静态或动态领导者的多智能体有限时间包含控制问题;假设领导者之间不存在信息的交互,提出基于快速终端滑模的控制算法,该算法驱使跟随者的运动轨迹在有限时间收敛到由领导者组成的凸包中;进一步,考虑实际应用中跟随者状态不能在线获得的情况,提出基于有限时间观测器的包含控制协议;利用图论和Lyapunov有限时间稳定性理论,给出了有限时间包含控制的充分条件;最后通过仿真示例,验证了算法的有效性.     

含约束和通信时滞的多智能体系统包含控制

随着人工智能的发展,包含控制成为近年来研究的热点问题.为了解决有向切换通信拓扑下含非凸输入约束和通信时滞的采样多智能体系统包含控制问题,设计了一种基于投影的分布式非线性包含控制算法.该算法只需要利用智能体自身和相邻智能体的交互信息就能实现输入受限跟随者的包含.首先将跟随者与领导者构成的凸区域的最大距离选定为李雅普诺夫函...     

基于二分图的协作通信中继选择技术*

合理的中继选择对于提升协作通信系统的能效具有重要意义。针对多用户多中继协作通信系统,为获得较高的系统能效并降低系统的复杂度,提出了基于二分图的中继选择策略,将协作通信系统中继选择问题转化为带权二分图的最大匹配问题。首先将用户节点与待选择的中继节点建模为二分图的顶点,根据中继的协作范围确定二分图的边集,然后将不同的协作组合所产生的能效给各边赋权,最后通过KM算法求解该带权二分图的最大匹配。仿真结果表明,相比于其它中继选择算法,该策略能够有效提高系统能效,同时具有低复杂度的优点。     

基于二阶一致性算法的多仿生机器鱼分布式编队控制

针对动态领航者按照自身动力学模型运动, 多个跟随者机器鱼以其为编队参考点, 根据编队要求形成队形并整体跟随领航者运动的问题, 提出一种多仿生机器鱼分布式编队控制方案. 首先, 基于二阶一致性算法给出各跟随者机器鱼估计领航者位姿信息的分布式算法;其次,给出以领航者为参考点的多仿生机器鱼编队描述方法,进而各机器鱼根据编队要求以所估得的参考点信息实时确定其在编队中的期望位姿; 再次, 各跟随者机器鱼以期望速度和角速度以及所估得的领航者位姿信息为输入, 利用模糊控制器确定其速度档位和方向档位, 实现编队的形成与保持. 仿真和实验结果均表明, 所提分布式编队控制方法是有效的, 仿生机器鱼群体能够较快形成期望队形并跟随领航者游动.     

高阶有向积分器网络的包含控制

研究高阶固定有向积分器网络的包含控制问题。针对静止和运动的领导者,分别为跟随者提出了不同的控制协议。领导者是静止的情况下,应用拉普拉斯变换终值定理提出线性控制协议,驱使跟随者渐近进入由多个领导者所构成的静态凸包中;领导者是移动的情况下,提出非线性控制协议,以保证跟随者能够渐近进入由多个领导者所构成的动态凸包中,并使跟随者一直保持在该凸包中,同时提出了能够达到这一目标的充分条件。仿真结果验证了该理论分析的正确性。     

认知Wi-Fi 2.0 无线网络多用户动态分层功率控制算法

具有认知性、自主性和适变性等特点的认知Wi-Fi 2.0无线网络技术,作为提高无线网络容量的重要技术不断引起学术界、标准组织和工业界的关注.针对现有功率控制技术不能刻画多个认知节点存在分层决策的现象,提出一种认知Wi-Fi 2.0无线网络中多用户动态分层功率控制算法.基于提出的斯坦科尔伯格(Stackelberg)容量最大化博弈模型,为认知Wi-Fi 2.0无线网络中感知信息不对称的多用户分别设计了分布式功率控制方法,实现领导者用户和跟随者用户的多阶段动态交互在保证个体效用的同时实现网络整体性能.该算法根据当前认知Wi-Fi 2.0无线网络中多个认知节点接入频谱顺序的不同,确定领导者用户和跟随者用户;然后,对于领导者和跟随者分别采用不同的功率控制策略,并多次交互实现多用户分层算法的动态交互收敛.蒙特卡洛仿真验证了算法的有效性.     

无需相对速度信息的多Euler-Lagrange 系统自适应神经网络包含控制

对含有模型非线性不确定性和外部扰动的多Euler-Lagrange 系统的分布式协调包含控制问题进行研究. 考虑通讯拓扑为有向图, 所有领航者均为动态, 且各智能体间相对速度信息不可测情况. 首先, 选取相对速度作为辅助变量, 引入低通滤波器进行估计; 然后, 采用神经网络方法逼近并补偿非线性不确定性, 提出一种分布式自适应包含控制律, 并应用Lyapunov 稳定性理论证明闭环系统的包含误差一致最终有界; 最后, 通过仿真算例验证了所提出的控制律的有效性.

     

Distributed containment control for Lagrangian networks with parametric uncertainties under a directed graph

In this paper, we study the distributed containment control problem for networked Lagrangian systems with multiple dynamic leaders in the presence of parametric uncertainties under a directed graph that characterizes the interaction among the leaders and the followers. We propose a distributed adaptive control algorithm combined with distributed sliding-mode estimators. A necessary and sufficient condition on the directed graph is presented such that all followers converge to the dynamic convex hull spanned by the dynamic leaders asymptotically. As a byproduct, we show a necessary and sufficient condition on leaderless consensus for networked Lagrangian systems under a directed graph. Numerical simulation results are given to show the effectiveness of the proposed control algorithms.     

联合连通拓扑下的二阶多自主体系统有限时间包容控制

针对具有多领航者的二阶网络化系统群集运动问题,提出了一种有限时间收敛的包容控制算法。在此基础上,运用现代控制理论、代数图论和矩阵论等分析工具对所提出的控制算法进行理论分析,得到了当通信拓扑为动态联合连通时,二阶网络化系统在有限时间内实现群集运动的收敛条件。通过此包容控制算法,使得系统在静态拓扑和联合连通条件下均在有限时间内收敛到目标区域内。最后,应用系统仿真验证了所得结论的正确性。     

Distributed finite‐time containment control for multiple Euler‐Lagrange systems with communication delays

In this paper, distributed finite‐time containment control for multiple Euler‐Lagrange systems with communication delays and general disturbances is investigated under directed topology by using sliding‐mode control technique. We consider that the information of dynamic leaders can be obtained by only a portion of the followers. Firstly, a nonsingular fast terminal sliding surface is selected to achieve the finite‐time convergence for the error variables. Then, a distributed finite‐time containment control algorithm is proposed where the neural network is utilized to approximate the model uncertainties and external disturbances of the systems. Furthermore, considering that error constraint method can improve the performance of the systems, a distributed finite‐time containment control algorithm is developed by transforming the error variable into another form. It is demonstrated that the containment errors are bounded in finite time by using Lyapunov theory, graph theory, and finite‐time stability theory. Numerical simulations are provided to show the effectiveness of the proposed methods.     

含时变时延的多智能体的包容控制器设计

针对一类含时变通讯时延的多智能体系统,基于时滞依赖法提出了其在有向网络拓扑下的一类包容控制器设计的方法,该设计能有效地驱使多智能体系统中所有跟随者的状态渐近一致地收敛到领导者运动过程中形成的几何凸包．结合李亚普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式（LMI）方法,推导了多智能体系统包容控制率存在的充分条件,并将包容控制器的设计最终转化成求解线性矩阵不等式可行解的问题．结果表明,该方法对多智能体系统中的时变通讯时延具有良好的补偿效果．最后通过仿真算例验证了此方法的有效性和可行性．     

Distributed Adaptive Dynamic Surface Containment Control for Uncertain Multiple Euler-Lagrange Systems

This paper investigates the distributed containment control for a class of uncertain multiple Euler- Lagrange systems. A directed graph is used to characterize the interactions among the leaders and followers. The proposed approach is based on an adaptive dynamic surface control, where the system uncertainties are approximately modelled by interval type-2 fuzzy neural networks. The adaptive laws of neuro-fuzzy parameters are derived from the Lyapunov stability analysis. The robust stability of the closed-loop system is guaranteed, and then all followers can converge into the convex hull spanned by the dynamic leaders. In this study, a systematic control scheme is proposed and several indexes are used for performance comparisons. Simulation results are also provided to reveal the superiority of the proposed distributed adaptive containment controller.     

带有不匹配干扰的二阶多自主体系统有限时间包容控制

针对多自主体系统群集运动问题,本文研究了带有不匹配干扰的二阶系统有限时间包容控制.运用现代控制理论,设计了非线性观测器,对系统未知状态和干扰进行估计.在状态估计的基础上,构建了基于干扰观测器的多自主体系统的协同控制算法.应用代数图论和齐次性理论等方法,分析了二阶多自主体系统有限时间包容控制.数据仿真中应用基于观测器的包容控制算法,使得系统的运动状态最终都收敛到由多个领导者所围成的目标区域中,验证了本文结果的有效性.