基于分层邻域选择的切换拓扑多智能体系统一致性协议

在切换拓扑的多智能体系统中,针对高低密度信息减弱一致性的问题,提出了一种基于分层邻域选择算法(Layered Neighbor Selection,LNS),该算法对智能体的邻域进行层次划分,从每层中选取具有代表性的邻居智能体进行通信、状态更新和状态演化,然后设计了层次调整策略和层次融合策略来加快收敛速度,最后设计了分层邻域选择一致性协议,且给出了层数对收敛的影响。现有的一致性协议,收敛效果受限于特定密度范围,受不同密度的影响较大,而本文提出的协议能适应不同密度范围,并在系统稳定的条件下提升收敛速度,且通过李雅普诺夫函数法证明了一致性协议的稳定性。最后通过仿真实验,并与几种一致性协议进行比较,验证了所设计的一致性协议能有效加快系统收敛速度。

切换拓扑下多智能体时变编队控制方法

针对通信存在测量噪声和链路频繁断开下的多智能体时变编队稳定控制问题,基于期望编队状态、智能体自身状态和通信拓扑,提出一种切换拓扑下多智能体时变编队控制方法。首先,通过矩阵替换对系统进行降维处理。然后,应用随机微分方程理论和Lyapunov稳定性定理推导出编队系统在普通切换和随机切换下稳定的充要条件以及编队收敛指标。最后,在四个智能体构成的编队和四个备用拓扑的仿真条件下,验证了所提方法可有效保证多智能编队在切换拓扑下的稳定性。相较于普通切换拓扑,随机切换拓扑能更快地将编队误差收敛至10^(-2)以内,效率提高约34.4%。同时编队收敛指标也证实了这一结论,且编队的精确性以及应用范围也要优于普通切换拓扑。

固定和切换拓扑下多智能体系统二分容错状态一致性研究

针对具有传感器故障的连续时间线性领导-跟随多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下的二分容错状态一致性问题。首先,考虑不存在传感器故障的情况,提出了一种基于状态反馈的分布式二分一致性控制协议;其次,考虑存在传感器故障和状态不可测的情况,根据邻居交互信息构造新型分布式状态和故障观测器,并提出了基于输出反馈的分布式二分容错一致性控制协议;最后,进一步考虑通信拓扑发生切换的情况,提出了一种基于观测器的输出反馈二分容错一致性控制协议。理论分析和仿真算例均验证了不同情况下提出的分布式控制策略能够消除传感器故障带来的不良影响,同时,可实现预期的二分状态一致。

切换拓扑下非线性多智能体系统自适应神经网络一致性

本文研究一类具有未知控制系数的非线性多智能体系统自适应神经网络分布式控制策略.首先,针对切换拓扑下具有未知控制系数的非线性多智能体系统一致性问题,提出一类自适应神经网络一致性控制算法.其中,采用神经网络函数逼近方法解决系统中的不确定性问题,并设计一项自适应光滑项处理有界扰动和神经网络函数逼近误差.随后,证明了切换拓扑下具有未知控制系数的非线性多智能体系统的一致性,并保证了闭环系统的有界性.此外,本文把相关的一致性算法扩展到了一般有向图含有一个有向生成树的情形.最后,通过仿真实例验证了本文所提算法的有效性.

切换拓扑下动态事件触发多智能体系统固定时间一致性

针对有扰动的一阶非线性多智能体系统在切换拓扑下的实际固定时间平均一致性问题,提出了基于动态事件触发机制的固定时间一致性协议.该一致性协议在节约更多资源的情况下,使多智能体系统以更快的速度达到一致.相对于有限时间一致性控制算法,固定时间一致性控制算法的收敛时间不依赖于初始状态,并且可以通过选择合适的控制器参数设定相应的收敛时间上界.通过设计一个包含双曲正切函数的测量误差,证明系统不存在Zeno行为.由于内部动态变量的引入,大量不必要的触发被取消,从而节省能量损耗.最后,通过仿真实验验证算法的可行性和有效性.

切换拓扑下耦合复值神经网络的二分同步

在切换有向符号图下,研究复值神经网络的二分同步问题.提出基于观测器的分布式控制协议,使用非分离方法获得耦合复值神经网络二分同步的判别准则.分别针对切换过程中部分子网络不存在有向生成树(frequent directed spanning tree, FDST)和每个子网络都存在有向生成树的情况(permanent directed spanning tree, PDST),基于多Lyapunov函数和平均驻留时间方法分析误差系统的收敛性.最后,通过数值仿真分析理论结果的有效性.

固定和切换拓扑下异构多智能体分组一致性

针对一阶和二阶智能体组成的异构多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下异构系统分组一致性问题。在设计分组一致性协议中加入了特殊变量并设计各组智能体的收敛位置,让各组智能体分别向着各自目标点聚集,各组内部智能体状态达到一致。方法上主要将异构系统状态矩阵进行变换,将异构系统的状态矩阵转化成同阶系统矩阵,让异构系统的分组一致性问题等价于同构系统的一致性问题,之后分析出固定拓扑下系统实现一致性所需条件。当系统含有切换拓扑时,将系统状态矩阵拆分成有限个非周期不可约分矩阵的乘积,通过证明有限个矩阵乘积为常数向量,即系统矩阵状态值最终收敛。在切换拓扑图的并集包含一个有向生成树下对系统矩阵进行分析得到系统实现分组一致性的条件。最后数值仿真验证了理论的正确性。

切换拓扑下测量受限多智能体系统一致性迭代学习控制

针对通信拓扑至少含有一个沿迭代轴的联合生成树且同时沿有限时间轴和无限迭代轴切换的情况,文本研究了存在测量受限的连续线性多智能体系统输出一致性迭代学习控制问题.首先,文章采用迭代学习控制方法设计了一种基于跟随者局部信息的分布式输出一致性协议.然后,给出了系统可解输出一致性问题的两个充分性条件,其中之一可使跟随者实时获取迭代学习增益,避免了全局信息对学习增益设计的影响,且保证了算法的分布式实现.接着,利用λ范数理论和圆盘定理严格证明了所设计算法的收敛性.最后,通过实例仿真验证了所得结论的有效性.

切换拓扑下多自主水下航行器编队一致性控制

针对含有通信时延的多自主水下航行器系统的控制问题,本文提出了包含相对位置信息以及速度阻尼器的一致性控制算法。通过反馈线性化方法将多自主水下航行器运动学模型和动力学模型转化为二阶积分器形式。对含通信时延的系统构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用积分不等式和线性矩阵不等式理论,得到多自主水下航行器系统实现一致的充分条件。研究表明:仿真实验证明了所提控制算法的有效性,并验证了在随机切换拓扑和编队队形变换时此控制协议下的多AUV系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过设置位置层和速度层通信拓扑,减少速度和位置的耦合,并提高收敛速度,多自主水下航行器系统可以收敛到期望位置。

基于切换拓扑的含时滞一致性微电网二次控制策略

分布式电源可能随时加入微电网或在相互通信时使某一线路失效,导致通信拓扑随时间变化进行切换。与此同时,通信时滞和输入时滞可能会影响系统性能,导致系统不稳定。针对微电网系统孤岛运行时的稳定性问题,提出了一种基于切换拓扑的含时滞一致性微电网二次控制策略。策略对传统一致性算法加以改进,通过选取适当的控制反馈系数增大系统适应时滞影响的范围。相较于传统二次控制策略,能够保证系统在更大时滞下稳定运行。最后通过MATLAB仿真验证了所提策略的有效性。

切换拓扑下具有干扰的非线性时滞多智能体一致性控制

研究了在切换拓扑条件下具有外界干扰的非线性时滞多智能体系统的领导-跟随一致问题。首先,通过跟随者及其相邻的智能体的输出信息设计动态补偿器;其次,利用补偿器状态设计控制器与状态依赖型切换信号来解决领导-跟随一致性控制问题;最后,通过数值仿真结果验证定理的有效性。

延时和切换拓扑下多智能体系统动态事件触发一致性探讨

本文率先介绍多智能体系统的研究背景,再通过专业的研究与调查,探索该系统触发动态事件的一致性设计,其设计应用过程包括提出问题、触发动态事件机制、转变多智能体系统及一致性分析等,然后借助对多智能体系统模型的搭建、动态事件触发时间的确认来掌握多智能体系统在延时、切换拓扑情况下的动态事件一致性,在确认试验结果后,高效完善对多智能体系统的持续性使用。

移动机器人编队自修复的切换拓扑控制

针对机器人缺失后的移动机器人编队自修复问题,构建了结合切换拓扑和交互动力模型的移动机器人编队模型,通过分析机器人缺失后的拓扑变化情况,提出了网络切换拓扑控制,该算法利用递归实现自修复,并且是收敛的.通过设计相应的分布式算法,本文将拓扑控制转化为基于局部交互的递归自修复个体控制,证明了编队自修复个体控制的稳定性.最后针对编队任务,通过仿真验证了切换拓扑控制的有效性,和其他方法比较具有低恢复时间和低功率消耗的优点.

一种基于切换拓扑和事件触发机制的一致性协议

研究了一种新的基于切换拓扑的事件触发一致性协议,该协议设计了两个事件触发器,包括智能体状态演化引发的收敛事件触发器和拓扑变化引发的拓扑事件触发器,并给出了与事件触发器有关的公共Lyapunov函数的稳定性分析和理论证明,还设计了一种基于约束集的网络连通算法,用于提高网络的连通性。仿真实验结果表明,新的协议能够使得系统收敛一致,有效降低智能体控制器的更新频率,减少系统能耗,提升网络的连通效果,能为事件触发控制的后续研究提供理论支撑。

基于切换拓扑的多智能体协作控制研究综述

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。

切换拓扑下多舞台移动机器人编队容错跟踪控制

本文针对切换拓扑下多舞台移动机器人编队系统,提出了一种基于分布式中间观测器的容错跟踪控制方法。首先将不确定性量分解为匹配分量和不匹配分量,继而通过分布式中间观测器来估计由执行器、领航机器人的非零输入以及匹配不确定性分量构成的组合未知输入信号,进而设计基于估计值的容错跟踪控制协议对匹配未知输入进行有效补偿,同时通过调节特定参数充分抑制不匹配不确定性效应,最终得到满意的容错跟踪控制性能。

一种基于切换拓扑结构的一致性协议及其稳定性

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来进行状态演变、系统网络拓扑为无向连接切换拓扑图。针对邻域部分信息选取的策略进行了研究,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,其结果表明,在新的协议下,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。

延时和切换拓扑下多智能体系统动态事件触发一致性

研究了具有延时和切换拓扑的一般线性多智能体系统动态事件触发一致性问题。在实际系统中,传统的触发方式并不能有效地节约网络资源,在事件触发机制的基础上,通过引入动态变量提出了动态事件触发机制。使所设计的事件触发条件可以根据系统的运行状态进行动态调整,从而减少控制更新的频率。在时延控制输入、切换拓扑及动态事件触发下,建立了闭环控制系统的数学模型。依据李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式理论,使用Lyapunov函数证明了动态事件触发控制下多智能体系统的一致性。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。

具有有向切换拓扑结构的二阶多智能体系统的领导随从一致

该文旨在研究具有非线性动力学特征和时变耦合时滞的二阶多智能体系统的领导随从一致性问题,所研究的系统具有切换的拓扑结构.基于Lyapunov泛函理论和线性矩阵不等式的方法,本文给出了一类领导随从一致的充分性条件,并通过具体实例验证所给判据的有效性.

切换拓扑下离散时间多智能体系统的包含控制

研究具有多个领导智能体的离散时间多智能体系统的包含控制问题。首先,对于系统中的跟随智能体提出了一个分布式的控制协议;其次,主要利用非负矩阵理论和代数图论的知识,分别给出了固定网络拓扑和切换网络拓扑下系统解决包含控制问题的拓扑条件;最后,数值模拟结果验证了理论结果的正确性。