异步切换多智能体系统的协同输出调节

研究了一类控制器模态和系统模态不匹配的异步切换多智能体系统的输出调节问题.利用平均驻留时间和联合切换信号相结合的方法来处理由控制器与系统模态的切换存在时延引起的系统不稳定问题.提出一种基于输出反馈的切换控制策略,给出了异步切换多智能体输出调节问题可解的充分条件.最后,通过仿真实例验证结果的有效性.

异步切换多智能体系统的协同输出调节探讨

本文对于系统模态不匹配的异步切换多智能体系统的输出调节问题进行了分析与探讨,结合粒子群算法等多智能体系统的优化算法对于分布式输出反馈控制协议进行了设计,从而能够有效地做好输出调节的工作,为其进一步发展打下了坚实的基础。

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。

切换拓扑下异构多智能体系统自适应输出一致性

针对通信拓扑突变的不确定异构多智能体系统,将拓扑突变等效为切换拓扑问题,进而设计一种基于领导者-模型-跟随者匹配的分布式自适应协同控制方法,实现领导者-跟随者输出一致性.首先,提出局部输出跟踪误差概念,将领导者-跟随者输出一致性问题转化为相邻智能体局部输出一致性问题;然后,针对系统参数已知的情况,进行分布式标称协同控制器设计,实现参考模型-领导者匹配和跟随者-参考模型匹配,以保证通信拓扑突变下领导者-跟随者输出一致性;进而,针对系统参数未知的情况,进行分布式自适应协同控制器设计,实现通信拓扑突变下跟随者输出对领导者输出的渐近跟踪.所设计的控制方法不依靠全局信息即可保证所有智能体系统闭环稳定及跟随者对领导者的输出一致性.最后,通过一个仿真案例验证了所设计的控制方案的有效性.

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。

考虑可切换拓扑的网络化多智能体快速原型开发系统

智能制造已经成为推动工业4.0革命的核心动力。随着信息技术手段的不断升级,智能制造不仅要求生产过程本身的自动化及智能化,更对相关开发系统的灵活性、可扩展性和可实验性提出了极高的要求。多智能体系统(MAS)凭借其自治与协同兼备的优良特性,在智能制造的推进中展现出了巨大的应用潜力。然而,传统的多智能体系统开发模式通常有着拓扑结构固定、响应速度慢及实验验证困难等客观难题,这限制了其进一步的发展。针对这一难题,提出一套基于可切换拓扑的网络化多智能体(NMAS)快速原型开发系统,帮助开发者轻松获得目标网络化多智能体的快速原型。所构建的多智能体快速原型开发系统可实现拓扑结构的灵活切换,从而适应不同生产场景的需求。通过引入先进的通信协议及协同算法,能够保障开发系统的高效通信、快速响应及用户交互,从而实现对原型开发系统的快速验证及优化。该系统与智能制造相结合,不仅能够提高生产过程的灵活性及可扩展性,还能极大程度缩短产品的研发周期,全面降低生产成本。

Markov切换拓扑下离散多智能体系统滑模一致性控制

针对具有Markov切换拓扑的离散多智能体系统,研究了其在滑模控制下的均方领导跟随一致性问题。通过引入Markov切换拓扑,描述了智能体之间的随机信息交互。采用一致性误差定义了与随机切换拓扑相关的滑模面。根据理想准滑动模态条件得到了等效控制律,并将离散多智能体系统的一致性问题转化为领导跟随误差系统的稳定性问题;利用Lyapunov函数的构造和矩阵理论最终给出了离散滑动模态均方领导跟随一致性的充分条件,并给出了控制增益的设计方法。然后利用趋近律原理给出了一种离散时间滑模控制器,实现了跟随误差能够在有限时间内到达所定义的滑模面区域内。如何处理部分转移概率未知的Markov切换拓扑和设计与随机切换拓扑相关的滑模面是本文的两个难点。最后通过一个数值算例验证了所提方法的有效性。

线性时滞多智能体系统多类型拓扑切换下的一致性

针对带有时变时滞协议的连续时间线性高阶多智能体系统在多类型有向通信拓扑切换下的一致性问题进行研究.考虑多智能体系统在可一致与不可一致通信拓扑之间进行切换的情况.通过一个线性变换将该一致性问题等价地转化为一个切换时滞系统的稳定性问题.基于切换系统稳定性理论与时滞系统理论,利用平均驻留时间方法分析,以线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMIs)的形式给出多智能体系统达到状态一致的充分条件.数值实例验证了理论分析所得结论的正确性.

不确定DoS攻击下的异构多智能体系统异步控制器设计

研究了存在不确定拒绝服务(denial of service,DoS)攻击的异构多智能体系统协同控制问题。网络环境的开放性会导致网络攻击的复杂性不断提高,其中,对于一类不确定网络攻击的研究具有重要的现实意义。由于不确定攻击情况下模态获取困难,将导致控制器模态与系统模态产生不匹配问题。首先,正常情况下所有智能体都是时间同步的并且以固定采样周期相互通信,当攻击发生时采用保持输入机制并且假定攻击持续时间是有界的,通过使用马尔可夫切换系统方法来构建该复杂动态系统模型。其次,通过解耦技术将原高维系统转换为两个低维的闭环误差系统,并通过Lyapunov稳定性理论得到了保证异构多智能体系统输出一致性的充分条件。进一步,应用相关矩阵变换方法给出了通过求解一系列矩阵不等式来获得控制器增益的方法。最后,通过基于移动舞台机器人系统的仿真研究验证了本文所提出方法的有效性。与现有结果相比,本文所考虑的攻击概率可以是不确定甚至完全未知的,所设计的异步控制器具有更好的兼容性,即包含了常见的同步控制器以及模型独立控制器。

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。

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.

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.

拓扑切换下IT2 T-S模糊非线性多智能体系统全局逆最优控制

针对连续非线性多智能体系统的全局最优协同控制问题,本文提出了模糊输出反馈和逆最优方法的分布式一致性最优控制律和相应的控制策略.首先,通过一种区间2型T-S模糊模型将非线性系统等价转化为线性系统.其次,基于逆最优方法设计了全局最优协同控制律和相应的模糊输出反馈控制策略,智能体间仅仅通过局部通信,即可实现拓扑切换下非线性多智能体系统的二次性能全局最优控制,且系统的收敛速度大大提高.基于局部稳定性理论给出了全局逆最优控制的充要条件.最后,通过MATLAB算例验证所提方法的正确性和可行性.

受限切换拓扑时延多智能体系统的指数一致性

针对多智能体系统的一致性问题,建立一阶动力学模型,并考虑时变时延和受限拓扑切换,设计出相应的一致性控制器,其中有向网络拓扑根据ADT型切换信号进行切换,并通过状态变换将一致性问题转化为低阶差异系统的指数稳定性问题,通过构造分段Lyapunov-Krasovskii泛函,并借助詹森不等式给出在线性矩阵不等式框架下多智能体系统达到指数一致性的充分条件。

离散多智能体切换系统的二阶分组一致性研究

针对随机切换拓扑条件下离散多智能体系统的二阶分组一致性问题进行了研究,设计了一种新颖的分组一致性协议。该协议不依赖于保守的假设条件,能全面反映系统中智能体在分组内与分组间的相互影响。基于矩阵理论和新协议,得到了在马尔可夫切换拓扑条件下,系统达到分组一致的充分条件。在证明过程的结尾部分,使用线性不等式(LMI)工具给出了获取协议中控制参数的算法。最后,通过数字仿真实例证明了理论结果的有效性。

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.

二阶多智能体系统拓扑切换下的领导跟随一致性

在有积极领导者且系统网络拓扑切换的条件下,对二阶非线性多智能体系统的领导跟随一致性进行了研究.协议在非脉冲时刻采取连续控制,在脉冲时刻采取离散控制,且脉冲时刻创新性地提出各智能体的速度增量既与邻接智能体的位移状态有关又与速度状态有关.构建新模型的误差系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用数学归纳法和其他相关知识,得到系统拓扑图无向且连通时系统实现一致性必须满足的充分条件,并用Matlab软件实例仿真验证了结果的正确性.

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。

切换通信拓扑下线性多智能体系统的鲁棒协同输出跟踪控制

针对存在外界扰动一类线性多智能体系统,设计了一种鲁棒的分布式输出跟踪控制器。该算法适用于智能体之间的通信拓扑有向且可能时变(切换)的情况。控制器结构包括两部分:第一部分可以保证跟踪误差在理想情况下(不存在外界干扰的情况)一致指数收敛;另一部分用来抵消或减弱实际存在的外界干扰效应。数学上证明了该控制器可以完全抑制常值干扰的影响,即在存在常值干扰的情况下,跟踪误差依然渐近收敛到零;而对于其他类型的导数有界干扰,通过选择设计参数可以保证跟踪误差的最终界可以任意小。最后,通过一个数值仿真实例,验证了这两方面的结论。

马尔科夫切换拓扑下时滞多智能体系统的平均一致性

针对具有随机切换拓扑结构的一类多智能体系统,考虑具有时变时滞的线性控制协议,研究了其平均一致性问题。假设智能体网络为有向强连通的,利用正交变换方法,将多智能体系统的平均一致性问题转化为其降维系统的稳定性问题,然后基于Lyapunov稳定性理论,通过引入适当的自由矩阵,获得了系统稳定的基于线性矩阵不等式的充分条件。仿真实例验证了所提方法的有效性。