异质多智能体系统二分一致性的充要条件

针对由一阶智能体和二阶智能体组成的异质多智能体系统的二分一致性问题,对连续和离散系统情形分别设计了二分一致性协议。基于结构平衡的拓扑,通过规范变换实现了从具有敌对关系的系统到具有非负连接权重系统的转化,将二分一致性问题转变为一般一致性问题。进一步,运用代数图论和矩阵理论分析闭环控制系统的动态特性,得到了异质多智能体系统渐近实现二分一致性的充要条件。最后通过数值模拟验证了所得结果的有效性。     

基于神经网络逼近的异构多智能体系统二分拟一致性

研究一类具有未知动力学的二阶异构非线性多智能体系统二分拟一致性问题.针对二阶多智能体系统中未知的非线性动态,基于神经网络逼近理论设计一类自适应控制协议,以保证所有智能体最终收敛到有界区域内.借助Lyapunov稳定性理论和不等式技巧得到异构多智能体系统实现领导-跟随二分拟一致性的充分性条件,并给出一致性误差的上界.最后通过数值仿真验证了理论结果的有效性.     

多智能体系统基于自适应控制下的二分-分量一致性

二分-分量一致性是指网络系统中部分具有相似特性智能体的某些分量随时间推移趋于相同的值,而剩余智能体的某些分量则随时间趋于相反的值,是一种弱于恒同一致和二分一致的动力学行为.为此,对符号网络上非线性多智能体系统的二分-分量一致性问题展开研究.首先,针对多智能体系统中各智能体之间存在的合作关系或竞争关系,设计有效的自适应牵制控制器;随后,基于Lyapunov稳定性理论和矩阵理论,导出该非线性系统二分-分量一致性得以实现的充分条件;最后,通过数值模拟验证理论结果.     

对抗网络下时滞非线性多智能体系统固定时间二分一致性

本文针对一类存在输入时延的非线性多智能体系统,研究了其在结构平衡的无向符号图下的固定时间二分一致性问题.首先,本文针对智能体间相互合作与相互竞争的关系,设计了一类存在输入时延的多智能体系统固定时间分布式一致性控制协议,使得系统状态在固定时间内收敛到数值相同但符号相反的两个值,且收敛时间上界与初始状态无关.随后,利用Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了在存在输入时延的情况下多智能体系统实现固定时间二分一致性的充分条件和收敛时间的上界值,证明了控制算法的稳定性.最后,仿真实例验证了所提固定时间二分一致性算法和理论结果的有效性.     

事件触发下多智能体系统固定时间二分一致性

针对具有符号有向图的一阶多智能体系统,研究了其固定时间二分一致性问题。为降低控制过程中多智能体系统的能量损耗,提出了一种基于事件触发机制的分布式控制协议。以图论和李雅普诺夫理论为主要研究工具,给出了多智能体系统在所设计控制协议作用下实现固定时间二分一致性的充分条件和与系统初始状态无关的收敛时间上界,并证明了使用该协议可以有效避免对智能体的连续控制和Zeno行为的发生。数值算例验证了所得理论结果的有效性。     

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.     

网络攻击下双层结构多智能体系统一致性

研究了遭受网络攻击的双层结构多智能体系统的一致性问题。针对包含领导层和跟随者层的双层网络结构的多智能体系统,考虑了如下情况：领导层相邻智能体之间为友好合作关系,跟随者层相邻智能体之间既包含友好合作也包含对抗竞争关系,同时领导层与跟随者层中部分对应智能体之间存在牵制关系。分析了受网络攻击的领导层多智能体系统、跟随者层多智能体系统和双层网络结构多智能体系统的节点之间的一致性关系。基于线性矩阵不等式（LMI）、李雅普诺夫稳定性理论和图论等相关知识给出了领导层多智能体系统节点间实现一致,跟随者层多智能体系统节点间实现二分一致,以及双层结构的多智能体系统之间实现点对点二分一致的充分性判据。最后,给出了具体的数值仿真例子,实现了遭受网络攻击的双层结构多智能体系统的一致性,验证了所给出的判据的有效性。     

组合连通拓扑下基于事件触发的多智能体快速一致性算法

针对组合连通拓扑下多智能体系统控制过程中存在通信和计算资源损耗大以及系统收敛速度慢等问题,提出一种新的具有状态预测器的事件触发一致性控制协议,通过设计状态预测器使每个智能体都能对其邻居智能体的未来状态作出预测;同时,对于智能个体给出了基于状态信息的事件触发条件,当状态误差满足该条件才触发事件.在该控制策略下多智能体系统可在节约通信和计算资源的同时具有更快的收敛速度.利用Lyapunov稳定性理论和代数图论,证明了所提事件触发控制策略能够有效实现组合连通拓扑结构下的平均一致性,且不存在Zeno行为.仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.     

基于事件触发的离散多智能体二分一致性

针对一阶离散多智能体系统,研究了事件触发控制下的二分一致性问题.首先考虑智能体间通信拓扑结构为无向连通结构平衡图的情形,针对各智能体设计事件触发控制,包括仅依赖于自身及邻居智能体采样状态的控制输入,以及仅依赖自身状态的事件触发条件,实现了对通信资源的节约利用.基于图论、离散系统稳定性理论,证明系统能够实现二分一致性.同时,合理设置控制输入及事件触发条件中参数,保证系统不存在Zeno现象.之后,进一步分析设计了包含有向生成树的结构平衡图下,多智能体系统的事件触发控制.最后利用仿真实例验证了理论结果的有效性.     

含时延约束的多智能体系统二分一致性

针对多智能体系统中信息交互存在通信时延这一约束,在无向符号图拓扑结构下分别研究了含固定时延和时变时延的一阶多智能体系统二分一致性问题。通过设计相应的控制协议,使得该系统收敛到两个模值相同但符号不同的状态。在稳定性分析中,利用广义Nyquist准则的方法,得到含固定时延多智能体系统实现二分一致性的充分条件;对含时变时延系统构造包含三重积分项的Lyapunov函数,利用积分不等式和线性矩阵不等式理论,并结合自由矩阵的方法得到含时变时延多智能体系统实现二分一致性的充分条件。最后,数值仿真验证了所得结论的有效性和正确性。     

Adaptive bipartite consensus control of high‐order multiagent systems on coopetition networks

In this paper, a bipartite consensus problem is considered for a high‐order multiagent system with cooperative‐competitive interactions and unknown time‐varying disturbances. A signed graph is used to describe the interaction network associated with the multiagent system. The unknown disturbances are expressed by linearly parameterized models, and distributed adaptive laws are designed to estimate the unknown parameters in the models. For the case that there is no exogenous reference system, a fully distributed adaptive control law is proposed to ensure that all the agents reach a bipartite consensus. For the other case that there exists an exogenous reference system, another fully distributed adaptive control law is also developed to ensure that all the agents achieve bipartite consensus on the state of the exogenous system. The stability of the closed‐loop multiagent systems with the 2 proposed adaptive control laws are analyzed under an assumption that the interaction network is structurally balanced. Moreover, the convergence of the parameter estimation errors is guaranteed with a persistent excitation condition. Finally, simulation examples are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed adaptive bipartite consensus control laws for the concerned multiagent system.     

Network-to-network bipartite consensus under event-triggered control over heterogeneous topologies

This article investigates the event-triggered control scheme for network-to-network consensus problem over heterogeneous topologies. The cooperative-competitive interactions among agents are considered. A distributed event-triggered control mechanism for the multi-agent system is proposed without requiring continuous inter-neighboring communications. Time-dependent triggering conditions are presented. By using Lyapunov stability theory, the matrix, and the algebraic graph theory, bipartite consensus is proved, and Zeno behavior is excluded. Finally, simulations are provided to prove the effectiveness of the obtained results.     

符号网络下一类非线性二分一致性系统的跟踪控制

研究具有对抗交互的一类非线性多智能体系统的二分一致性跟踪控制问题,借助有向符号图刻画智能体之间的通信关系,并假定符号图是结构平衡的.进一步,借助符号图网络对二分一致性跟踪问题进行公式化描述.基于最近邻原则,结合拉普拉斯矩阵、牵制矩阵、符号函数、耦合增益参数等,设计分布式控制律.利用Barbalat引理和李亚谱诺夫函数证明整个闭环系统的渐近稳定性,在保持闭环系统稳定的条件下推导出耦合增益的下界.最后通过仿真验证所提出方法的有效性.     

Dynamic event-triggered bipartite consensus for uncertain high-order nonlinear multi-agent systems

In this paper, the bipartite consensus problem is studied for a class of uncertain high-order nonlinear multi-agent systems. A signed digraph is presented to describe the collaborative and competitive interactions among agents. For each agent with lower triangular structure, a time-varying gain compensator is first designed by relative output information of neighboring agents. Subsequently, a distributed controller with dynamic event-triggered mechanism is proposed to drive the bipartite consensus error to zero. It is worth noting that an internal dynamic variable is introduced in triggering function, which plays an essential role in excluding the Zeno behavior and reducing energy consumption. Furthermore, the dynamic event-triggered control protocol is developed for upper triangular multi-agent systems to realize the bipartite consensus without Zeno behavior. Finally, simulation examples are provided to illustrate the effectiveness of the presented results.