牵制控制下的多智能体系统群一致性

本文研究了一类多智能体系统在牵制控制下的群一致性问题,提出了融合群内信息交互、群间信息交互和牵制控制器的一致性协议.对固定拓扑下的二群组智能体系统和切换拓扑下的多群组智能体系统,利用稳定性理论和图论分别给出了适用于任意拓扑结构的充要条件,使得智能体系统在所提协议和牵制控制器的联合作用下实现预期的群一致.针对拓扑图中含有生成树这一特例,分析了被施加牵制控制的智能体在结构中的具体位置.此外,对切换拓扑下进行非线性交互的多群组智能体系统,利用Lyapunov方法推导出一充分条件,得出只要对多智能体系统的一部分主体进行牵制控制,则所有智能体即可在所提协议和牵制控制器的作用下渐近收敛于各自的期望一致平衡点.最后,仿真例子验证了所提方法的有效性.     

异质多智能体系统滞后一致性跟踪控制

针对一阶、二阶混合异质多智能体系统的滞后一致性问题,提出了一种基于牵制控制的分布式滞后一致性控制协议。首先,将滞后一致性分析转化为稳定性证明;然后,利用图论和Lyapunov稳定性理论分析闭环系统稳定性;最后,分别在固定拓扑和切换拓扑结构下给出了基于线性矩阵不等式（LMI）形式的滞后一致性可解的充分条件,从而实现异质多智能体的领导-跟随者滞后一致性。数值仿真结果表明,所提出的滞后一致性控制方法可以使异质多智能体系统实现领导-跟随者滞后一致性。     

基于事件触发的非线性多智能体系统的固定时间分群一致性

结合事件触发控制方法研究非线性多智能体系统的固定时间分群一致性问题.提出一种非线性分布式事件触发分群一致性控制协议,并给出状态信息触发控制器更新的条件.该控制协议不受入度平衡条件限制,且只需自身状态信息与邻居智能体进行通信即可在固定时间内快速实现分群一致性.系统收敛时间与智能体的初始状态无关,可有效降低系统控制器更新频率和系统的资源消耗.结合代数图论、矩阵分析及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出协议作用下,多智能体系统在固定时间内能够实现分群一致性,且不存在Zeno行为.最后,通过仿真实例检验了理论结果的可行性.     

带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性

本文研究了带扰动混杂多智能体系统领导–跟随一致性问题.给出了带扰动且含有非线性项的混杂多智能体系统模型.为了解决扰动和非线性项问题对系统带来的影响,本文基于等效趋近律设计了混杂多智能体系统的滑模控制协议,该控制协议包含连续时间智能体与离散时间智能体的运动状态信息.对混杂多智能体系统设计了Lyapunov函数,给出该系统实现领导–跟随一致性的充分条件,并证明了滑模控制协议下混杂多智能体系统可以实现领导–跟随一致性.最后,通过MATLAB仿真验证了所提方法的有效性.     

二阶多智能体系统在自适应间歇牵制控制下的部分分量一致性

部分分量一致指的是多智能体系统中所有状态变量的一些分量渐近趋于恒同这样一种现象,它是一种比恒同一致弱的群体动力学行为.基于二阶多智能体系统的动力学模型,设计一种自适应间歇牵制控制协议,通过置换矩阵方法将原偏差系统中待研究的状态分量转换为新偏差系统中前面部分的状态分量,并运用矩阵理论和部分变元稳定性理论,导出部分分量一致性准则,从而确保在指数稳定意义下该多智能体系统的部分分量一致性得以实现.最后,通过数值模拟验证理论分析结果.     

一类异质多智能体系统的一致性控制

针对一类由连续时间一阶和二阶智能体组成的异质多智能体系统,首先给出一阶和二阶智能体实现一致性的算法,其次利用图论和矩阵理论相关知识,在固定有向拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充要条件,且在一致性实现时给出一致性状态的确切表达式;在切换拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充分条件。最后给出数值算例验证了相关结论的有效性。     

离散异质多智能体系统的分组一致性控制

针对一类混合异质多智能体系统的分组一致性控制问题进行了研究。具体分析了由一阶智能体和二阶智能体组成的混合异质系统,研究其在离散情况下的分组一致性。基于两个合理的假设提出了线性控制协议,运用代数图论、稳定性理论和矩阵理论,分析协议作用下闭环系统的系统矩阵及动态特性,取得了系统渐近实现分组一致性的充分条件,该条件与系统拓扑结构、采样周期以及控制参数有关。结论同时适用于有向拓扑与无向拓扑,最后通过仿真实例对所得分析结果进行了验证。     

脉冲控制下基于合作机制的多智能体系统分组一致性研究

针对在脉冲控制下非线性多智能体系统的分组一致性协同控制问题,本文基于复杂系统中智能体间的合作机制,提出了一种新颖的具有领导-跟随网络的分组一致性控制协议.该协议控制智能体仅在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息并更新自己的状态,减少智能体因持续接收邻居信息更新自己状态而造成的网络开销.针对不同组之间智能体的信息交互,该协议具有防止组间干扰的机制,降低了不同组之间的通信干扰,提高系统鲁棒性.此外,本文还介绍了一种适用于非线性系统的方案,增强协议的适应性.基于实现分组一致性条件,构建了多智能体系统的动力学模型,并进行了协议的详细设计和理论推导.最后,通过仿真验证了协议的正确性和有效性.     

基于矩形波控制的多智能体系统静态多一致性与收敛性能优化

研究多智能体系统静态多一致性及其收敛性能优化问题.首先,设计控制作用时间可调的矩形波控制协议,基于赫尔维茨稳定性判据得到系统多一致的充要条件;然后,以系统谱半径最小为优化指标,采用二分法设计具有快速多一致性特点的参数优化算法;最后,通过数值仿真验证所提出的矩形波控制协议的有效性.仿真结果表明,只要矩形波控制协议中的参数选择适当,多智能体系统不仅能够实现多一致性,而且能够大幅度提高系统多一致性收敛速度.     

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.     

多智能体切换网络自适应组一致性

在切换网络下,针对具有未知且互不相同的非线性动态的多智能体系统,假设其未知的非线性动态可线性参数化,并运用自适应控制策略和牵制控制方法,提出了一种组一致性算法,使得多智能体系统在切换网络下达到组一致性。该算法仅仅依赖相邻智能体间的相对位置信息,基于Lyapunov理论、Barbalat引理、自适应控制理论及代数图论等理论,对该算法进行了稳定性分析和参数收敛分析。通过一个仿真实例验证了提出的算法有效性。     

Consensus of nonlinear multi-agent systems with observer-based protocols

This paper is concerned with distributed pinning consensus problem for a class of nonlinear multi-agent system with observer-based protocols. Two types of state observers including local observer and distributed pinning observer are proposed for the single nonlinear agent with the first one designed by the local output information and the second one designed via the relative output information of its neighboring agents. According to the state information observed, a distributed pinning observer-based protocol is proposed for the leader-following consensus of the multi-agent system. Furthermore, two multi-step algorithms are presented to construct the observer gains and the protocol parameters for the proposed protocols respectively. It is shown that under the condition that the pinning joint communication topology contains a directed spanning tree, the sufficient criteria established can not only ensure the observation error to be globally asymptotically stable, but also guarantee the consensus of the multi-agent system to be solved asymptotically. Finally, two numerical examples are provided to demonstrate the effectiveness of the observer-based protocols.     

Exponential finite-time couple-group consensus for agents in cooperative-competitive networks via pinning method

This paper investigates the exponential finite-time couple-group consensus problem for multi-agent systems via pinning control method. Considering the hybrid cooperative and competitive interactions among the agents, a new nonlinear distributed control protocol is proposed. Under the pinning control scheme, the criteria for guaranteeing the system with weakly connected communication topology achieve exponential couple-group consensus in finite time are obtained, and the pinning control strategies are presented as well. Furthermore, the results show that the settling time for the system to reach consensus is independent of the initial states of the agents. Finally, the correctness of our results is verified by some simulations.     

2阶多智能体网络在切换拓扑下的群一致性

针对2阶多智能体网络的群一致性问题,提出了基于牵引控制方法的群一致性协议.考虑到网络模型具有切换拓扑结构,在模型中引入相应的虚拟领导者.对于网络中的每一个智能体,其一致性协议依赖于智能体邻居的状态及速度信息,并受到虚拟领导者的牵引控制;进一步地,来自虚拟领导者的牵引控制可以随时间发生变换.利用代数图论、线性矩阵不等式和李亚普诺夫稳定性理论,对网络进行群一致性分析,给出了切换拓扑下2阶多智能体网络达到群一致性的充分条件.最后,数值仿真验证了理论结果的有效性.     

基于观测器的多智能体系统一致性控制与故障检测

针对一类受到未知干扰的非线性多智能体系统,提出了一种鲁棒一致性控制与故障检测算法.首先,针对每个智能体系统设计了一个未知输入非线性观测器.然后,基于观测器的状态估计信息,设计了鲁棒一致性控制协议.控制协议保证了给定的干扰抑制性能指标.接着,考虑智能体出现故障的情形,采用自适应阈值法,提出了一种分布式故障检测算法.最后,以多个直流电机驱动的单摆系统为例进行了仿真实验,仿真结果表明了一致性控制与故障检测算法的有效性.     

A novel group consensus protocol for heterogeneous multi-agent systems

In this paper, we consider the group consensus problem of heterogeneous multi-agent systems. Based on the feature of heterogeneous agents, a novel protocol is proposed for heterogeneous multi-agent systems. First, the state transformation method is used and an equivalent system is obtained. Then, the group consensus problem is analysed and some sufficient and/or necessary conditions are given for heterogenous multi-agent systems under undirected and directed networks, respectively. Finally, simulation examples are presented to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.     

异构多智能体系统有限时间一致性分析

研究二阶智能体速度不可测情况下由一阶和二阶智能体构成的异构多智能体系统有限时间一致性问题。在固定拓扑结构下,给出了异构系统实现一致性的控制协议,通过LaSalle不变集原理和齐次控制方法得到了异构系统有限时间一致性的充分条件;在切换拓扑结构下,给出了异构系统一致性的控制协议,得到了异构系统有限时间一致性的充分条件。仿真结果验证了相关结果的有效性。