切换拓扑下多自主体系统的事件触发一致性控制

本文针对一阶非线性多自主体系统,考察了切换拓扑下的事件触发一致性控制问题.当切换拓扑子图的并图包含有向生成树时,基于一阶保持器提出了一种分布式事件触发一致性算法,用以降低网络的通信负载.运用迭代法和不等式法,得到了多自主体系统达到有界一致性的充分条件.此外,证明了所提事件触发机制不存在Zeno现象,并得到了触发间隔的正下界.最后,给出仿真实例,验证了所提事件触发一致性算法和理论分析结果的有效性.     

基于事件触发的拓扑切换异构多智能体协同输出调节

研究切换拓扑下线性异构多智能体系统的协同输出调节问题,并设计了一个基于事件触发的输出调节控制机制.设计的控制机制不仅可以实现智能体对外部系统的渐近跟踪和干扰抑制,还可以有效减少智能体之间的信息传递数量,从而降低通信负载减少网络能耗.最后通过仿真验证结论的有效性.     

一种基于切换拓扑结构的一致性协议及其稳定性

本文研究了一种新的基于最近邻法则的分布式离散形式的一致性协议,该协议只参考两个邻域成员状态进行状态演变、系统网络拓扑为无向连接切换拓扑图。文中还研究了邻域部分信息选取的策略,给出了策略的具体算法,并设计了公共Lyapunov函数,进行了系统的稳定性分析,对影响协议收敛的调整因子进行分析和证明。最后给出了对应的仿真实验,仿真实验以11个移动智能体的汇聚为例,实验结果表明,在新的协议下,智能体的移动能够保持时时连通,该多智能体系统的汇聚过程能表现出全局渐近稳定的结果,同时系统演化过程当中所需的存储量、计算量大为减少。     

基于事件触发机制的多智能体网络平均一致性研究

文章研究了事件触发机制下具有固定和切换拓扑结构的多智能体网络的平均一致性问题。为了有效降低多智能体一致性控制协议的更新次数,文章提出了仅依赖于各智能体及其邻居节点信息的分布式事件触发机制。为了使多智能体网络渐近收敛至初始平均状态,文章提出了基于事件触发机制的多智能体平均一致性协议。然后,文章建立了事件触发机制下的闭环系统模型,并分别获得了固定和切换拓扑结构下多智能体网络平均一致收敛的充分条件。仿真表明,基于事件触发机制的平均一致性协议保证了多智能体网络的平均一致性,并且分布式事件触发机制有效降低了多智能体一致性协议更新次数。     

组合连通拓扑下基于事件触发的多智能体快速一致性算法

针对组合连通拓扑下多智能体系统控制过程中存在通信和计算资源损耗大以及系统收敛速度慢等问题,提出一种新的具有状态预测器的事件触发一致性控制协议,通过设计状态预测器使每个智能体都能对其邻居智能体的未来状态作出预测;同时,对于智能个体给出了基于状态信息的事件触发条件,当状态误差满足该条件才触发事件.在该控制策略下多智能体系统可在节约通信和计算资源的同时具有更快的收敛速度.利用Lyapunov稳定性理论和代数图论,证明了所提事件触发控制策略能够有效实现组合连通拓扑结构下的平均一致性,且不存在Zeno行为.仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.     

一类中立型切换系统的依模态异步事件触发控制

通过设计一类依赖模态的异步事件触发控制器实现中立型切换系统的指数稳定。针对具有混合时滞时变时滞的中立型切换系统,提出了一种事件触发采样机制,并考虑系统受物理原件的影响,控制器与系统间存在时滞,再利用时间区间分割和凸组合技术构建一类新颖的多Lyapunov泛函,将系统的异步段,同步段分别分割,给出该类中立型切换系统的稳定充分条件。该分析技术不需要约束在切换时刻引入的增长系数大于1,大大降低了结果的保守性。最后,通过数值仿真验证了理论成果和分析方法的有效性。     

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.     

基于周期动态事件触发的网络化切换系统的分析与控制

针对网络化系统研究具有模态依赖平均驻留时间(MDADT)和异步的线性切换系统的周期动态事件触发$H_\infty$控制.与已有切换系统事件触发方式不同,周期动态事件触发引入动态事件触发参数,且具有最小的事件触发间隔下界,在降低数据发送数量的同时,能够有效避免奇诺行为;利用MDADT方法和多Lyapunov函数技术,给出闭环系统具有指数稳定和$H_\infty$加权性能的充分条件;在此基础上,针对周期动态事件触发机制中可能存在的异步问题,提出相应的控制器设计准则.最后,通过算例验证所得结果的优越性.     

分布式事件触发控制下的有向多智能体网络一致性分析

现有关于多智能体一致性事件触发控制策略的研究工作都是假设智能体的通信拓扑图为无向的,而在实际应用中,智能体网络中的通信更多的具有方向性。针对上述问题,提出一种事件触发控制下的有向网络一致性分析方法,使智能体能避免连续通信,同时建立网络的代数连通度和一致性收敛性能之间的联系,证明每个智能体的时间间隔都是正实数,从而可以避免Zeno行为。仿真结果表明了该分析方法的有效性。     

基于切换拓扑的多智能体协作控制研究综述

多智能体系统一直是众多学科领域研究的主要研究对象,基于切换拓扑的多智能体协作控制理论研究作为多智能体系统研究的重要部分,一直是近年来的热点。为了推进基于切换拓扑的多智能体协作控制理论研究,在广泛调研现有文献和最新成果的基础上,从一致性问题、分布式优化问题和分布式估计问题三个方面对该领域的发展现状进行了总结;探讨了诸如一致性协议的设计、一致性协议的性能分析方法及其优缺点、分布式优化的实现方式和分布式估计的实际应用。最后指出当前该领域尚未解决的问题和未来的研究方向。     

基于事件触发机制的双编队车辆换道决策模型

针对由联网自动化车辆(connected and automated vehicle,CAV)组成的双编队车辆换道问题进行了研究,提出了一种基于事件触发的分布式换道决策模型.该模型针对双编队系统设计了一种编队内和编队间的一致性控制协议;同时,为了减少CAV车辆控制器的频繁更新,设计了一种基于组合测量方式的事件触发器,并给出Lyapunov函数证明了算法的稳定性且不存在Zeno行为.仿真结果表明,所设计的控制协议能够使双编队系统收敛一致,有效降低CAV控制器的更新频率,减少系统能耗.通过模型对比,在证明所提决策模型有效性的同时,系统能够更快地收敛.     

Consensus seeking of high-order dynamic multi-agent systems with fixed and switching topologies

This article studies a consensus problem for a group of high-order dynamic agents with fixed and switching topologies. Two linear consensus protocols, which only depend on the agent's own information and its neighbours' partial information, are proposed, respectively, for the group with and without communication time-delays. For the case of fixed topology and zero communication time-delay, a necessary and sufficient condition for the consensus is established. The parameter design of the protocol is also discussed. Under switching topology, the consensus is investigated for two cases: the case of zero communication time-delay and the case of nonuniform communication time-delays. For each case, a sufficient condition for the consensus is provided. Moreover, for a group of double/triple-integrator agents with fixed topology and uniform constant time-delay, some necessary and sufficient conditions for the consensus are given. Finally, numerical simulations are worked out to illustrate the effectiveness of the theoretical results.     

基于公共邻居的MHK一致性协议及其稳定性分析

如何增强多智能体系统一致性收敛是其一致性研究的重要问题。提出了一种新的MHK（multi-agent-based Hegselmann-Krause）一致性协议,该协议将智能体间的公共邻居作为切换网络下多智能体分布式协作的重要调控因素。针对该协议下的多智能体系统设计了能量函数,分析并证明了该系统具有李雅普诺夫意义下的稳定性,将收敛为一个或多个子观点集群。数值仿真采用增量分析方法考察了系统所收敛的观点集群数量与初始拓扑区间长度的关系;实验表明,该协议使多智能体系统收敛为数量更少的观点集群。所提出的基于公共邻居的MHK一致性协议能够有效提高切换网络的连通性,从而增强系统的一致性收敛,并能为观点演化模型的控制与优化提供理论支撑。     

动态事件触发机制下二阶多智能体系统完全分布式控制

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题, 分别针对有领导者和无领导者的情形, 设计 了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略, 该策略具有参数较少且易调等特点. 智能体自身的触 发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息, 有效避免了连续通信, 减少了系统能量耗散. 每个智能体的控制 协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态, 不涉及邻居的实时状态信息, 也不依赖通信拓扑网络 的任何全局信息. 利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论, 证明在所提出的控制策略下, 二阶多智能体系统能够实 现渐近一致性, 且不存在Zeno行为. 仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.     

Intermittent observer-based consensus control for multi-agent systems with switching topologies

In this paper, we focus on the consensus problem for leaderless and leader–followers multi-agent systems with periodically intermittent control. The dynamics of each agent in the system is a linear system, and the interconnection topology among the agents is assumed to be switching. We assume that each agent can only share the outputs with its neighbours. Therefore, a class of distributed intermittent observer-based consensus protocols are proposed for each agent. First, in order to solve this problem, a parameter-dependent common Lyapunov function is constructed. Using this function, we prove that all agents can access a prescribed value, under the designed intermittent controller and observer, if there are suitable conditions on communication. Second, based on the investigation of the leader-following consensus problem, we design a new distributed intermittent observer-based protocol for each following agent. Finally, we provide an illustrative example to verify the effectiveness of the proposed approach.     

脉冲式事件触发控制的时变多个体系统一致性

针对时变拓扑连接环境下的时变多个体系统的一致性问题,提出基于事件触发的脉冲控制协议。在该协议里对于每个个体,只有当相关状态误差超过阈值时才会更新控制器,同时控制输入将仅在事件触发时刻执行,且个体间不需要持续通信。该协议将大幅节约系统实现一致性的通信和控制成本。使用代数图论、李雅普诺夫稳定性和脉冲微分方程等数学理论分析和推导具有时变特性的多个体系统在事件触发脉冲控制下达到一致性的充分条件,同时理论证明事件触发的时间序列不存在芝诺行为。最后,数值仿真验证了所得到的理论结论的有效性。     

Consensus of multi-agent systems based on sampled-data control

This article studies the consensus problem in directed networks, assuming that each agent is with double-integrator dynamics and only obtains the measurements of its positions relative to its neighbours at sampling instants. We propose a protocol based on sampled-data control and derive an equivalent characterisation of the solvability of the consensus problem under this protocol. In virtue of this equivalent characterisation, we further consider two cases: fixed topology and switching topology. For the first case, we present a set of sampling periods and feedback coefficients which ensure that the protocol can solve a consensus problem. For the second case, we derive sufficient conditions for the protocol to solve a consensus problem under arbitrary switching signals and under a class of switching signals, respectively. Finally, simulations are provided to illustrate the effectiveness of the theoretical results.