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.     

分布式优化的多智能体方法

分布式优化作为分布式协调控制领域中的一个基本而重要的研究课题,近年来,不同领域的众多学者对其产生了广泛的研究兴趣.本文总结归纳了分布式优化的研究现状和近期的研究成果,重点对离线分布式优化和在线分布式优化进行了阐述,并从算法设计和收敛性分析这两个角度进行了剖析.特别地,针对一类混合均衡问题,本文介绍了一类分布式求解算法.最后,阐述了当前尚未解决的问题和未来的研究方向.     

非平衡有向网络下带约束的连续时间分布式优化算法设计EI北大核心CSCD

本文基于权重不平衡有向网络,对一类分布式约束优化问题进行研究,其中全局目标函数等于具有李普希兹梯度的强凸目标函数之和,并且每个智能体的状态都有一个局部约束集.每个智能体仅知道自身的局部目标函数和非空约束集.本文的目标是用分布式方法求解该问题的最优解.针对优化问题,提出了一种新的分布式投影梯度连续时间协调算法,利用拉普拉斯矩阵的零特征值对应的左特征向量消除了图的不平衡性.在某些假设下,结合凸分析理论和李雅普诺夫稳定性理论,证明了算法能够获得问题的最优解.最后,通过仿真验证了算法的有效性.     

非平衡有向网络的完全分布式凸优化

分布式凸优化问题的目的是如何以分布式方法最小化局部智能体成本函数和,而现有分布式算法的控制步长选取依赖于系统智能体个数、伴随矩阵等全局性信息,有悖于分布式算法的初衷.针对此问题,提出一种基于非平衡有向网络的完全分布式凸优化算法(FDCOA).基于多智能体一致性理论和梯度跟踪技术,设计了一种非负余量迭代策略,使得FDCOA的控制步长收敛范围仅与智能体局部信息相关,进而实现控制步长的分布式设置.进一步分析了FDCOA在固定强连通和时变强连通网络情形下的收敛性.仿真结果表明本文构建的分布式控制步长选取方法对FDCOA在有向非平衡下的分布式凸优化问题是有效的.     

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。     

具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化综述

多智能体系统分布式优化由于其高效性、灵活性和可靠性等特点吸引了大量学者的关注,在多机器人协同控制、无线传感器网络、能源系统等领域具有广泛的应用前景.分布式优化的基本目标是利用智能体的个体目标函数梯度、自身及其邻居状态信息设计分布式控制协议,驱动所有智能体的状态或输出到全局目标函数的最优解,系统动力学是影响智能体状态演化的重要因素.鉴于此,在回顾现有连续时间分布式优化算法的基础上,根据系统动力学分类,尽可能全面地评述具有复杂动力学的多智能体系统分布式优化问题的最新研究进展,并对未来发展方向进行展望.     

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。     

多智能体系统的自适应群集分布式优化

本文对具有非线性函数群集行为的连续时间多智能体系统的分布式优化问题进行了研究。本文的目的是 使局部代价函数之和最小。每个智能体只知道与其对应的代价函数。为了解决这一问题,本文设计了一个分布式 控制律,在这个研究中该控制律仅仅依赖于自己和邻居的速度。通过李雅普诺夫稳定性证明了多智能体系统的收 敛性,而且在最小化局部代价函数之和的同时所有智能体可以避免碰撞。最后,通过一个仿真案例来说明所获得 的分析结果。     

非连续混合自时延多智能体系统的饱和分布式控制

研究一类非连续混合自时延多智能体系统的全局指数一致性问题.首先,利用具有时变控制增益的分布式负反馈控制器实现智能体之间状态信息交互.考虑到实际系统运行环境与节省控制成本,增设外部饱和环节将控制信号幅值限制在一个合理的范围内,从而提出利用高斯误差函数以及微分中值定理来近似模拟饱和效应,以此降低控制信号的不平滑度.随后,利用Filippov微分包含理论和测度选择定理将多智能体系统的非线性动力学函数映射为Filippov集值函数,再通过广义Halanay不等式和Lyapunov稳定性定理给出该多智能体系统的指数一致性判定条件及其最大容许时延.最后,通过数值仿真验证所提出控制策略的有效性.     

具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制

研究了具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制问题.分别讨论了具有固定拓扑结构和变化拓扑结构两种情形下二阶多智能体系统在具有随机通信时延情况下的一致性问题.通过构造Lyapunov函数的方法得到多智能体系统的时延依赖稳定判据,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了系统稳定的条件.最后,仿真和实验结果验证了研究所得结论的正确性和有效性.     

具有通信时延的离散时间二阶多个体网络的一致性问题

针对具有通信时延的离散时间二阶多个体系统的一致性问题,采用了具有静态领导者的一致性算法.根据广义Nyquist判据和Gerschgorin圆盘定理,得到了系统渐近收敛到领导者状态的充分条件.在个体与领导者构成的连接拓扑满足一定连通性的前提下,该充分条件是分散形式的,与控制参数、邻居个体之间的连接权值相关,而与通信时延大小无关.仿真结果证明了结论的正确性.     

受未知通信时滞影响的高阶多智能体系统的趋同

本文考虑了极点在闭左半平面的高阶连续多智能体系统的趋同问题.假设网络拓扑为有向图,且个体从邻居收到的信息存在通信时滞,分别得到与时滞无关和与时滞有关的两种趋同条件,这两个条件充分揭示了智能体结构、通信时滞和网络拓扑三者之间的关系.本文的核心方法是利用参数化代数Riccati方程的唯一正定解来设计趋同增益.此外,文中说明了通信时滞在有些情况下可为时变的.最后,数值例子验证了所得理论结果的有效性.     

Distributed formation control of fractional-order multi-agent systems with absolute damping and communication delay

The distributed formation control of fractional-order multi-agent systems is mainly studied under directed interaction topology in this paper. First, the control algorithm with absolute damping and communication delay is proposed to achieve the formation control. Then, some sufficient conditions are derived by using the matrix theory, graph theory and the frequency-domain analysis method. Finally, based on the numerical method of predictor–corrector, several simulations are presented to illustrate the effectiveness of the obtained results.     

Controllability of discrete-time multi-agent systems with directed topology and input delay

This paper investigates the controllability of first-order and second-order discrete-time multi-agent systems with directed topology and input delay. The problem is studied in the leader–follower framework where a number of agents are selected to be leaders and serve as control inputs to all other agents. Sufficient and necessary conditions are derived for the controllability of first-order discrete-time multi-agent systems. With sampling period and feedback gain satisfying certain conditions, it is proved under three different protocols that the controllability of second-order discrete-time multi-agent systems is equivalent to that of a pair of submatrices of Laplacian matrix. In addition, the controllability of both first-order and second-order discrete-time multi-agent systems with input delay is shown, through some transformations, to be equivalent to that of the transformed non-delayed systems. Finally, some simulation examples are given to illustrate the theoretical results.     

Consensus of single integrator multi-agent systems with directed topology and communication delays

In this paper, a distributed control scheme has been developed for consensus of single integrator multi-agent systems with directed fixed communication topology for arbitrarily large constant, time-varying or distributed communication delays. It is proved that the closed loop control system can reach consensus with an exponential convergence rate if and only if the topology is quasi-strongly connected. Simulation results are also provided to demonstrate the effectiveness of the proposed controller.     

Allowable delay bound for consensus of linear multi-agent systems with communication delay

This paper studies the consensus of a group of linear dynamic agents with a uniform communication delay and focuses on searching an allowable delay bound. As long as the delay is less than this bound, there exist linear feedback consensus protocols driving the multi-agent system to achieve consensus. Both fixed and switching topology cases are investigated. In both cases, the consensus problem is converted to the robust stability problem of corresponding uncertain state-delayed systems. By using Lyapunov–Krasovskii functional analysis, consensus conditions which contain the feedback gain conditions and delay conditions are proposed for systems over fixed and switching topologies, respectively. Furthermore, allowable delay bounds are obtained for both systems by solving the optimal robust stabilisation problems. Numerical examples are given to illustrate the results.     

Distributed output regulation for linear multi-agent systems with communication delays

In this paper, a distributed output regulation approach is presented for the cooperative control of linear multi-agent systems in the presence of communication delays. Both dynamic state and output feedback control laws are designed for achieving the property of output regulation. Sufficient conditions for the existence of these control laws are provided in terms of linear matrix inequalities. Simulation results are given to support the efficiency of the proposed distributed output regulation approach.