多智能体系统分布式一致性算法研究现状

综述了多智能体系统分布式一致性问题的研究现状。从理论层面介绍了一致性问题的几种常见定义及与特性相关的主要参数;总结归纳了近年来几种一致性协议及其理论分析结果;分析和阐述了一致性问题的主要应用领域的进展。展望了未来的研究方向。     

离散高阶分布式一致性算法

为了提高分布式一致性算法的收敛速度, 提出了一种离散高阶分布式一致性算法。该算法通过单跳通信, 利用二跳邻接节点的前多步信息来加速分布式一致性算法的收敛速度。对无向通信拓扑下该算法的收敛性能和收敛速度, 以及带通信延时的该算法的收敛性能进行了分析和仿真比较, 结果显示, 该算法在满足条件下能收敛到初始状态的平均值, 与同样利用二跳邻接节点信息的算法相比, 具有通信量小, 收敛速度更快的特点, 但是能容忍的通信延时变小。     

通信时延下多智能体系统的安全一致性控制

研究了离散时间多智能体系统存在通信时延条件下的安全一致性问题.本文的目标是设计一种一致性控制算法能够使得网络中各正常智能体抵御敌对智能体的攻击并实现最终状态一致.该算法仅利用个体的自身状态和相邻个体的时延信息作为控制输入,并根据控制器参数、拓扑属性和通信时延,获得了所提算法实现收敛的充要条件.最后,通过仿真实例对理论结果进行了验证.     

基于有向通信拓扑的高阶分布式一致性算法

为了提高有向通信拓扑下分布式一致性算法的收敛速度,提出了一种基于有向通信拓扑的高阶分布式一致性算法。该算法通过有向单跳通信,利用有向二跳邻接节点的前多步信息提高分布式一致性算法的收敛速度。对有向通信拓扑下该算法的收敛性能和收敛速度进行了分析和仿真比较。结果显示,该算法在满足一定条件下能收敛到初始状态的平均值,与其他同样利用二跳邻接节点信息的一致性算法相比,具有通信量小、收敛速度更快的特点,但是能容忍的最大通信延时变小。     

多智能体系统离散时间一致性问题中的参数设计

研究二阶多智能体系统在固定、有向通信拓扑条件下的离散时间一致性问题.针对每个智能体,采用基于速度、位置的分布式控制协议,分析速度、位置增益系数以及采样周期等参数对系统一致性的影响.结果表明,要实现二阶多智能体系统的一致性控制,在保持个体之间通信拓扑有生成树的同时,控制协议中的各个参数还必须满足一定的约束条件.系统拉普拉斯矩阵的特征值和采样周期对系统能否实现渐近一致起到了关键的作用.最后,给出一致性控制中参数设计的一种可行方法,并通过仿真对理论分析的正确性进行验证.     

干扰环境无线多跳传感网络中继算法研究

本文主要讨论了干扰环境下无线多跳网络特殊中继算法的设计与实现,这是由于目的是增强网络的整体抗干扰能力。中继算法通过一定准则,选择中继节点及发送功率等级,通过节点间协同通信增加网络端到端吞吐率,降低传输平均中断概率,提高网络性能。     

随机分组策略下的分布式多智能体一致性

多智能体分布式一致性算法一般需要获得相对状态差值x_i-x_j,本文针对无法得到智能体间相对状态差值的情况,提出一种基于智能体分组,通过组间信息交换来达到智能体状态一致的算法.本文仅讨论离散情况下智能体被随机划分为两组和多组的情况.当存在两个随机分组时,每个智能体都进行状态更新,且更新量为组间的状态差值.此时,系统达到期望一致的充要条件为所给出的状态更新参数应大于1.当存在多个随机分组时,仅通过Gossip算法选中的两组智能体以这两组间的状态差值进行状态更新.在这种情况下,系统达到期望一致的充分条件为各分组概率相等,且状态更新参数大于1.最后通过计算机仿真验证了结论的正确性.     

多智能体机器人系统分布式通信决策研究

无偿通信可以将Multi-agent POMDP的计算复杂度简化为单Agent POMDP的，然而实际上通信不是无偿的，常常期望减少通信的数量。为此提出了一个新的方法，利用有向无环图维持以及推理团队的可能联合信度，基于此以分布式的方式制定通信决策，并将集中式单Agent策略应用于分布式Multi-agent POMDP问题。通过实验以及一个详细的实例表明本文方法能够有效地减少通信资源的使用，同时提高分布执行的性能。     

带有观测器的广义多智能体系统二分一致性

本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分条件.利用广义观测器的相对和绝对信息设计了两种新的二分一致性控制协议.数值仿真验证了理论结果的准确性和有效性.     

多智能体系统协调控制一致性问题研究综述*

本文综述了多智能体系统协调控制一致性问题的发展情况,介绍了解决一致性问题的主要原理和适用范围,对一致性协议进行了总结,对一致性问题的研究的主要领域进行了深入阐述,对群集、蜂涌、聚集、传感器网络估计等问题进行分析和阐述。最后讨论了以上领域尚未解决的问题和未来的研究方向。     

无线传感器网络基于中转区域的分簇算法

在无线传感器网路中,分簇是当前重要的路由方法之一。提出了一种基于中转区域的分簇路由算法,每个区域独立进行簇头选择和轮换,为了均衡负载能耗和保证网络的顺利运行,节点通信采取了簇通信和孤立节点通信相结合的方式。采用下一跳中转区域来简化路由过程,确保节点通信的低损耗。仿真表明,与几个典型的分簇算法比较,该算法有效地均衡了网络负载,延长了网络生存期。     

分布式传感网络的自适应一致性算法

为了提高分布式传感网络的估计精度,提出了一种新的自适应一致性算法。该算法在每次迭代时只需部分节点工作,即进行目标状态的监测。通过节点之间二进制信息的交换来调整每次迭代时的一致性权值,使得每次迭代时工作节点所占的权值更大,进而将该一致性算法与卡尔曼滤波相结合对目标状态进行估计。对该算法进行数值仿真,并与其他一致性加权算法进行比较,验证了该算法的有效性。     

分布式一致性算法Yac

传统静态拓扑主从模型分布式一致性算法存在严重负载不均及单点性能瓶颈效应,且崩溃节点大于集群规模的50%时算法无法正常工作。针对上述问题,提出基于动态拓扑及有限表决思想的分布式一致性算法（Yac）。算法动态生成参与一致性表决的成员子集及Leader节点并时分迁移,形成统计负载均衡;去除要求全体多数派成员参与表决的强约束,使算法具备更高的失效容忍性;并通过日志链机制重新建立算法安全性约束,同时证明了算法的正确性。实验结果表明,改进算法的单点负载集中效应显著低于主流静态拓扑主从模型分布式一致性算法Zookeeper;改进算法失效容忍性优于Zookeeper,且最坏情况下与Zookeeper算法保持持平;同等集群规模下,改进算法比Zookeeper拥有更高吞吐量上限。     

Robust consensus algorithm for second-order multi-agent systems with external disturbances

This article investigates the problem of robust consensus for second-order multi-agent systems with external disturbances. Based on a non-smooth backstepping control technique, a class of novel continuous non-smooth consensus algorithms are proposed for the multi-agent network with/without communication delays. The controller design is divided into two steps. First, for the kinematic subsystem, the velocity is regarded as a virtual input and designed such that the states consensus can be achieved asymptotically. Then for the dynamic subsystem, a finite-time control law is designed such that the virtual velocity can be tracked by the real velocity in a finite time. Under the proposed control law, it is shown that if the communication topology graph contains a directed spanning tree, the states consensus can be achieved asymptotically in the absence of disturbances. In the presence of disturbances, the steady-state errors of any two agents can reach a small region around the origin. By building a relationship between control parameters and the bound of steady tracking errors, it is demonstrated that the disturbance rejection performance of the resulting closed-loop system can be enhanced by adjusting the fractional power in the non-smooth controller. Finally, an example is given to verify the efficiency of the proposed method.     

基于多跳中继的宽带接入网组网成本性能分析*

利用成本分析模型及等性能成本比较方法对基于多跳中继的宽带无线接入网络部署进行了量化分析,并与传统单跳网络部署进行了仿真比较。结果显示,基于中继的网络部署在保证性能的前提下能有效地降低组网成本,增强网络边缘吞吐量,扩大基站覆盖范围。进一步分析表明,无线资源配置方法也对网络的成本增益有一定的影响。复用技术能进一步改善中继网络的成本效益,并有效提升网络性能。     

不确定通信拓扑下多智能体系统鲁棒一致性

本文研究一类具有通信不确定的多智能体系统鲁棒一致性问题.本文提出基于标称通信拓扑有向生成树的线性变换方法,将线性多智能体系统的状态一致性问题转化为相应线性系统的鲁棒部分变元渐近稳定性问题.首先采用基于有向生成树关联矩阵的线性变换,将多智能体系统网络的全局状态方程转化为一个降阶子系统;其次,将拉普拉斯矩阵的摄动部分进行分解,利用降阶系统设计鲁棒二次镇定控制器,推导出所有智能体状态达到渐近一致的充分条件.在此基础上将控制协议的参数设计转化为求解线性矩阵不等式的可行解.最后,通过数值仿真验证了所提出的一致性协议分析与设计方法的可行性和有效性.