具有分布式无限通信时延的多智能体系统的领导者-跟随者一致性研究:M-矩阵方法

文章研究了一阶多智能体系统的领导者-跟随者一致性问题.在考虑跟随者之间具有无限通信时延的情形下,设计了相应的分布式控制协议.基于M-矩阵方法与不等式分析技巧,在假设智能体通信拓扑存在以领导者为根的生成树下,获得了多智能体系统达到领导者-跟随者一致性的充分条件.最后通过数值仿真验证了所获理论结果的有效性.

基于领导者-跟随者模型的异质多智能体系统一致性

针对由一阶智能体、二阶智能体以及Euler-Lagrange智能体组成的异质多智能体系统,研究在领导者-跟随者网络模型下系统一致性的问题。当系统中存在一个一阶静态领导者时,跟随者之间的网络拓扑是无向连通的,设计了一致性控制协议,应用图论知识与拉塞尔不变集原理证明了协议的可行性;另外,当异质系统中有一个动态二阶领导者时,跟随者无法获取领导者的速度信息,采用设计分布式状态观测器的方法,给出了系统的一致性控制协议。一些仿真算例验证了所得结论的有效性。

基于输出反馈的分数阶奇异线性多智能体系统领导者-跟随一致性

本文主要开展多智能系统领导者-跟随一致性分析,其中每个智能体的动态性能描述为分数阶奇异线性系统.基于系统的输出信息,设计一个输出反馈的控制协议.通过有效的证明,推导出多智能体系统领导者-跟随一致性的充分条件.采用奇异值分解(SVD)技巧,可将一致性条件进一步转换为易于求解的线性矩阵不等式.当通信拓扑图假设为无向连通图时,一致性条件可以简化为相对简单的多个线性矩阵不等式.最后给出一个实例,演示如何求取反馈增益,通过仿真图可以发现本文结果正确、有效.

具有通信时延的跟随者-多领导者聚集控制

本文考虑了一个连续时间多智能体系统跟随者-多领导者聚集控制问题.假设智能体之间的通信频道是有向的且存在时延.基于邻居原理,提出了一个新的跟踪协议.应用线性矩阵不等式技术和Lyapunov方法得到所有的跟随者都能够群集于由多个领导者组成的凸多边形区域的充分条件.此外,并将文中结果推广到通信频道含有时延和噪声情形.最后,数值仿真验证了文中理论结果的有效性和正确性.

二阶多智能体系统的跟随者-多领导者聚集控制

针对二阶连续时间多智能体系统的跟随者-多领导者集合聚集控制问题,假设每个领导者的运动速度为同一常数且它们之间没有通信,基于邻居原理,对网络没有通信限制(零通信时延)和有通信时延的情形,分别提出了一个新的控制协议;利用频域分析、矩阵理论和Nyquist稳定性判据,对零通信时延和有通信时延的情形,分别得到所有的跟随者都能够聚集于由多个动态领导者组成的凸多边形区域的充分条件;最后,通过数值仿真验证了文中所提控制协议的有效性和可行性.

故障情况下海上风电机群领导者-跟随者分布式控制策略研究

针对风电机组单机故障和风电场网络通讯故障,以分布式控制取代集中控制,设计2种故障情况下的领导者-跟随者分布式控制策略,减小故障对系统的不利影响。首先,基于Hamilton能量理论,将单机系统模型扩展为风电机群系统模型;然后针对机组故障情况,提出领导者-跟随者分布式控制策略,使得风电机群在领导者或跟随者单机故障下能够保持稳定运行;继而考虑通信故障情况,设计弱连通拓扑下的领导者-跟随者控制策略,以使系统稳定且有功功率输出稳定。最后,通过仿真验证,在机组故障停机和网络通信故障下,领导者-跟随者控制策略能够增强系统的稳定性与可靠性。

领导者–跟随者Thomson跳环系统的自抗扰控制设计(英文)

将用电磁方法悬浮起来的一对环构成领导者–跟随者系统实现对光滑参考轨线的跟踪要求.这一任务通过设计具有对扰动进行在线估计与补偿功能的自抗扰控制器(ADRC)实现.本文设计方法与传统ADRC的主要不同在于领导者和跟随者的跟踪控制器设计都是基于平坦输出的线性化近似系统.超出线性化近似有效区域的大的高度偏差所导致的未知非线性则被视为扰动,这个扰动借助于线性扩张观测器进行在线估计并通过线性反馈控制器进行消除.实验结果检验了本文所提方法的有效性.

具有动态领导者的多智能体系统分组一致性控制

对一类具有动态领导者的非线性多智能体系统的一致性进行研究,解决了领导-跟随一致性控制问题。首先,考虑到多目标任务中广泛存在的合作-竞争机制和领导者的控制输入非零的情况,基于邻居智能体的相对状态信息,设计了一类分布式的分组一致性控制器。通过在所设计的控制器中增加补偿项,解决了由领导者非零控制输入引出的问题。引入了一类Lipschitz-like条件,解决了非线性项在实现分组一致时所带来的困难。其次,利用图论和构造Lyapunov函数,通过求解代数Riccati方程得出了系统实现分组一致性的充分条件,并基于所设计的控制器实现了多智能体系统动态领导-跟随的分组一致性控制。最后,通过数值仿真和结果分析验证了所提出控制方案的有效性和可行性。

偏微分方程建模的多智能体系统的一致性

针对非线性多智能体系统,从两个方面研究了系统的一致性控制问题。首先,将空间变量引入传统多智能体系统,使得单个智能体的空间特性得以表达,便于实现更精准的控制。其次,在假设系统包含以领导者为根的有向生成树的前提下,研究了带有领导者的多智能体系统的一致性。此外,通过假设网络拓扑结构是强连通的,进一步研究了无领导者的情况。最后,以线性矩阵不等式的形式建立了保证多智能体系统一致性的充分条件。

基于势函数的多机器人编队协调控制模型仿真

与单机器人相比,如果多机器人编队协调控制性能过差会导致编队队形散乱,影响多机器人编队工作效率,为了提升多机器人编队协调控制能力,提出基于势函数的多机器人编队协调控制方法。依据一致性协议构建多机器人编队数学模型,利用势函数将多机器人编队数学模型由初始散乱状态转化为领导者-跟随者状态,将状态转化后的多机器人编队数学模型与Backstepping控制器结合输出控制策略,根据控制策略的期望方位调整领航方位,避免领导型机器人的运动轨迹偏离目标运动轨迹,实现多机器人编队的协调控制。仿真结果表明,所提方法控制下编队内各机器人步调统一,队形保持情况较好,说明该方法的协调控制性能较强。

时变通信时延下的多无人机系统编队追踪控制

针对存在时变通信时延的情形,研究了多无人机系统的编队追踪控制问题,使得系统中的领导者能够追踪期望轨迹,跟随者能够追踪领导者轨迹并形成期望编队。对系统中的无人机建立其动力学模型,对于所描述的情形作出一些基本假设和说明。基于一致性理论对领导者和跟随者设计相应的控制器,通过变量代换和数学变形,将原系统的编队追踪控制问题变为低阶系统的渐近稳定问题。设计合适的Lyapunov-Krasovskii函数,运用线性矩阵不等式的相关定理,推导出新系统渐近稳定的充分条件。在Matlab环境中对系统进行飞行仿真实验,实验结果表明:在满足所给条件时,系统在时变通信时延条件下能够实现编队追踪控制。

基于通用博弈模型的电力市场均衡对比分析

根据通用博弈模型研究发电商在制定竞价策略时是否考虑竞争对手行为对市场均衡的影响。通过建立日前市场发电商的通用博弈模型,求解出市场出清结果,继而推导发电商在不考虑和考虑竞争对手行为2种情况下的最优策略,指出这2种情况下的市场均衡分别对应Cournot模型和供给函数模型的均衡结果,证明了市场出清电价、发电商的上网电量和收益等出清结果对发电商策略参数的单调性,从而确定发电商策略参数变化时各种市场出清结果的变化趋势,并据此在成本对称和领导–跟随者2种常见成本结构下对不同情况下的市场均衡进行对比。算例验证了上述结论。

悖论视角下的领导者—追随者契合研究探析

组织管理研究领域的悖论理论因应当前复杂多变的组织内外部环境而产生,它允许对组织领导过程中的领导者和追随者同时予以关注,并认为双方通过在相应特质或行为方面的协同,而达到领导者—追随者契合的良好状态,进而使领导活动收到理想的效果。本文在简单梳理悖论理论的基础上,重点按照悖论视角的思想同时从领导者和追随者双方出发,对领导者—追随者契合研究的典型范例和实证分析策略进行了述评,并对该领域的研究进行了总结和展望。

控制与计算理论的交互：云控制

在20世纪80年代,为了解决分布式闭环控制问题,研究者提出了网络化控制系统(Networked control system,NCS).通过网络对象实现远程控制,控制和计算理论的交互促进了网络化控制系统的进一步发展.网络化控制系统的另外两个方向分别是领导者-跟随者系统和模型预测控制系统.通过与云计算、物联网(Internet of things,IoT)等技术相结合,云控制系统可被看作是网络化控制系统的一种延伸.在原云控制系统的基础上,进一步深入研究,给出了一个可应用到云控制系统上新理论技术的综述和探索.

二阶多智能体系统的能观性

主要研究了二阶多智能体系统在无向图下的能观性。在领导者-跟随者系统框架下,定义了二阶多智能体系统的动态方程。其次,利用图论和矩阵理论的研究方法,得出二阶多智能体系统基于特征向量的能观性判定条件。另外,在领导者选定的情况下,二阶多智能体系统的能观性与一阶多智能体系统的能观性等价。最后,通过几个典型的例子对理论结果进行了验证。

供应链合作广告博弈模型研究

近年来,由于市场竞争的需要,供应链内制造商除了全国性广告的投入外,还会对零售商地方性广告进行分担,这种分担模式成为合作广告。基于合作广告,探索把产品定价纳入到研究范畴,通过构建由一个制造商和一个零售商组成的供应链模型,对比两个博弈模型,并得出相应的结论。

打滑状态下的多机器人编队控制

讨论打滑状态下的多机器人编队控制器设计问题。打滑现象会使机器人偏离正常的运动轨迹,导致基于理想环境设计的控制器控制效果变差,甚至发生机器人失控的现象。考虑打滑因素的控制算法能使机器人适应更一般的环境,增强机器人的实际可用性。采用领导者-跟随者策略来协调各机器人的运动。领导者机器人的运动规律根据任务需要事先设定,随后控制跟随者机器人以一定距离和角度跟随领导者机器人运动。根据机器人的运动特性导出单机器人在打滑情况下的运动规律,并据此导出两机器人以距离-角度模型形成编队的方程。采用二阶滑模控制法来为跟随者机器人设计控制器,使得两机器人在运动过程中能够形成期望的队形。以Matlab仿真来验证算法的有效性。理论推导及仿真结果说明,导出的编队模型能够准确描述机器人在有打滑情况时的运动规律,二阶滑模编队算法具有较好的抗干扰能力,适用性强。

关于多机器鱼编队优化控制的研究

多机器鱼的编队控制问题,是研究多机器鱼作为一个群体向特定目标或者方向运动,在运动过程中机器鱼相互之间建立并保持指定的几何形状,同时又要适应环境约束。为了实现多机器鱼的编队优化控制,提出了一种领导者-跟随者编队策略和一致性理论相结合的编队控制方法,首先基于图论法,在三维坐标系下应用领导者-跟随者策略,使不同初始位置的多个跟随鱼移动至合适位置,与领导鱼形成指定的几何图形编队;再采用一致性理论实现多个跟随鱼与领导鱼的速度和加速度同步,形成稳定移动的编队。在Matlab环境下进行了3D仿真,仿真结果表明提出的编队优化控制方法是可行的,并具有容易控制和控制稳定的特点。

面向为盲人导航的人机队形控制方法研究

在为盲人导航的移动机器人系统中,设计可靠的人机队形控制方法对提高导航的有效性和成功率具有重要意义。针对目前传统为盲人导航系统中,机器人与使用者之间没有固定队形以及使用者只能被动跟随等缺陷,提出了一种基于多机器人领域领导者-跟随者控制模型的人机队形控制方法。与传统的领导者-跟随者控制模型不同,该方法以使用者为主导,使用者可以自由选择行走速度。根据使用者的线速度调节机器人的线速度和角速度,根据使用者与机器人之间的相对位置提示使用者调整前进方向,从而使得使用者与机器人之间的相对距离和相对方位角收敛到给定值。实验结果表明,测试者平均队形偏差的均值小于0.2 m,能够满足实际使用需求。

基于分布式自适应的多智能体容错一致性控制

针对“领航者-跟随者”的多智能体编队,由于领航者系统出现故障引起编队通讯中断而不能完成任务的问题,提出了一种基于一致性理论的分布式自适应控制方法,用于解决该问题。首先,以一个位于顶点的智能体作为领航者,其余3个位于同一条线上的智能体作为跟随者,由此所构成的三角形编队作为被控对象。其中,领航者速度方向作为编队的前行方向,跟随者位于领航者之后。其次,基于图论,对智能体局部信息参数进行分布式自适应更新,并设计分布式自适应控制律,用于弥补多智能体编队中领航者故障所造成的影响。同时,根据相邻智能体的局部信息,设计整体分布式自适应容错控制律,进一步通过构建合理的Lyapunov函数,证明所设计控制器的稳定性,以及“领航者-跟随者”之间相对横向以及相对纵向的距离误差均收敛于固定常数。最后,仿真验证表明:所提出的自适应控制方法具有良好的鲁棒性,这也为工程实践提供了理论依据。