具有通信时延和输入时延的1阶多自主体系统的一致性问题

研究了同时具有时变通信时延和定常输入时延的1阶多自主体系统的一致性问题.假设多自主体系统的连接拓扑中各节点的输出度相等,采用变量代换将原多自主体系统的一致性问题转化为降阶系统的渐近稳定性问题.根据李亚普诺夫渐近稳定性定理以及线性矩阵不等式法,在通信时延导数信息已知和未知的情况下,分别得到了多自主体系统在静态和连通拓扑结构下渐近一致的充分条件,且该条件与通信时延和输入时延都相关.仿真结果验证了结论的有效性.     

具有定常输入的二阶多智能体系统的平均一致性滤波

本文考察了具有定常输入的二阶多智能体系统平均一致性滤波问题,提出了一种比例-积分一致性滤波算法。在定常输入和固定对称连通拓扑的前提下,根据Routh判据和Nyquist判据分别得到二阶多智能体系统在无时延和相同通信时延约束下渐近收敛一致的收敛条件,且多智能体系统最终一致性状态为定常输入的平均值。最后,通过由5个智能体组成的多智能体系统在连通拓扑结构下的数值仿真,验证了理论结果的正确性。     

具有通信时延的离散时间二阶多个体网络的一致性问题

针对具有通信时延的离散时间二阶多个体系统的一致性问题,采用了具有静态领导者的一致性算法.根据广义Nyquist判据和Gerschgorin圆盘定理,得到了系统渐近收敛到领导者状态的充分条件.在个体与领导者构成的连接拓扑满足一定连通性的前提下,该充分条件是分散形式的,与控制参数、邻居个体之间的连接权值相关,而与通信时延大小无关.仿真结果证明了结论的正确性.     

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.     

线性和非线性动态异构多自主体系统的有限时间一致性

研究了由线性和非线性动态自主体组成的异构多自主体系统的有限时间一致性问题.针对该异构系统提出了非线性的一致性协议,并分别给出了无领航者和有领航者情形下异构系统在有限时间内实现一致性的充分条件.所得结果还推广到具有有向通信拓扑且满足细致平衡条件的多自主体系统情形.最后,给出一些仿真结果来验证所得结论的正确性和有效性.     

离散异构多自主体系统的分布式编队控制

针对固定多自主体网络拓扑,研究了离散异构多自主体系统的分布式编队跟踪问题。假设异构多自主体系统由一个领航者、一阶和二阶跟随者自主体构成。首先,不考虑固定时延,针对一阶和二阶跟随者自主体分别设计了分布式编队控制协议,通过利用代数图论及李雅普诺夫稳定理论,得到了所设计的协议有效的充分条件,并以LMI-线性矩阵不等式的形式给出。然后,考虑固定时延,对跟随者自主体设计了相应的编队控制协议,通过构造相应的李雅普诺夫函数,给出了该协议在存在时延时有效的充分条件。理论分析表明,在所设计协议的作用下,跟随者自主体能形成并保持所要求的编队,并且实现了和领航者速度一致。最后,仿真结果亦证明了4个跟随者自主体最终形成了所要求的矩形编队,并且速度与理论分析结果一致,表明了所设计协议的有效性。     

时变概率随机拓扑条件下高阶群系统一致性分析

在时变连接概率的随机拓扑条件下, 研究了离散时间高阶线性群系统的一致性问题. 首先, 给出一个依赖于相邻主体间拓扑连接概率和各个主体自身信息的随机控制协议; 然后, 应用状态空间分解法分析离散时间高阶线性群系统的一致性, 给出了在连接概率时变的随机拓扑条件下以概率为1 实现一致的充分必要条件; 进而, 确定了随机拓扑条件下离散时间高阶线性群系统的一致函数; 最后, 通过数值分析验证了所得出结论的正确性.

     

具有通信时延的二阶多智能体系统有限时间一致性跟踪控制

针对具有通信时延的二阶多智能体系统的有限时间一致性控制问题,分别研究了具有固定拓扑和切换拓扑网络结构情形下的二阶多智能体系统的有限时间一致性。为使多智能体系统能在有限时间内可以达到一致,引入一致性控制增益矩阵并设计了相应的基于相对位置和相对速度的时延状态误差有限时间一致性控制算法,利用系统模型转换,泛函微分方程稳定性理论和有限时间Lyapunov稳定性定理得到了使系统在有限时间内达到一致跟踪的最大时延上界值。最后,仿真实验结果验证了所得理论的正确性和有效性。     

通信时延下多智能体系统的安全一致性控制

研究了离散时间多智能体系统存在通信时延条件下的安全一致性问题.本文的目标是设计一种一致性控制算法能够使得网络中各正常智能体抵御敌对智能体的攻击并实现最终状态一致.该算法仅利用个体的自身状态和相邻个体的时延信息作为控制输入,并根据控制器参数、拓扑属性和通信时延,获得了所提算法实现收敛的充要条件.最后,通过仿真实例对理论结果进行了验证.     

具有随机时延的的多智能体系统的一致性

本文研究了具有随机时不变通信时延的多智能体系统的一致性问题。假设系统拓扑是固定有向的强连通图,考虑多智能体系统中存在随机通信时延的情况,即各智能体之间的通信时延是以一定概率存在的,采用具有动态参考状态的一致性控制算法,通过变量代换,将多智能体的一致性问题转化为误差系统的渐进稳定性问题,然后再应用Lyapunov稳定性理论与随机分析方法推导出误差系统在该算法作用下趋于稳定的充分条件,并以线性矩阵不等式（LMIs）表示,即原多智能体系统在此充分条件下各智能体的状态能够达到一致。最后应用一个实例验证了所提出结论的有效性。     

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。     

一类异构多智能体系非线性协议下的一致性分析

针对一阶、二阶混合异构多智能体系统一致性问题研究中,存在状态不可测和系统最终仅可以获得静态一致性的问题,提出了一种具有参考速度的非线性一致性协议.在此基础上,首先,将一致性分析转化为稳定性证明;然后,构造李亚普诺夫函数;最后,基于李亚普诺夫稳定性理论和拉塞尔不变集原理,分析得出了该异构系统获得一致性的充分条件.仿真结果表明,满足文中的条件,系统在所提出的协议下获得了一致性.     

具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制

研究了具有随机通信时延的二阶多智能体系统的一致性控制问题.分别讨论了具有固定拓扑结构和变化拓扑结构两种情形下二阶多智能体系统在具有随机通信时延情况下的一致性问题.通过构造Lyapunov函数的方法得到多智能体系统的时延依赖稳定判据,并以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了系统稳定的条件.最后,仿真和实验结果验证了研究所得结论的正确性和有效性.     

Consensus analysis for multiple autonomous agents with input delay and communication delay

Consensus problem is investigated for the multi-agent systems with agents?? dynamics modeled by single-input and single output linear time-invariant proper system, and asynchronously-coupled consensus algorithm is adopted for the system subjected to input delay and communication delay. Sufficient conditions, which depend on the input delay and the communication delay, are obtained for the agents converging to a stationary consensus asymptotically by using linear fractional transformation and small-gain theorem of the frequency-domain analysis. Moreover, the results are extended to get the consensus conditions for second-order multi-agent systems with input delay and communication delay under asynchronously-coupled consensus algorithm, which is composed of the position and the velocity consensus coordination control parts. Simulation illustrates the correctness of the results.     

Stationary consensus of heterogeneous multi-agent systems with bounded communication delays

Consensus seeking is investigated for the discrete-time heterogeneous multi-agent systems composed of first-order agents and second-order agents, and two stationary consensus algorithms are constructed for the first-order agents and the second-order agents, respectively. Based on the properties of nonnegative matrices, sufficient consensus criteria are obtained for the agents with bounded communication delays under fixed topology and switching topologies, respectively. With some prerequisites on the coupling weights and the sampling interval, the asymptotic consensus achievement of the dynamic agents is independent of the communication delay, but strictly depends on the connectedness of the interconnection topology. Simulation results illustrate the correctness of the results.     

多智能体系统及其协同控制研究进展

对多智能体系统及其协同控制理论研究和应用方面的发展现状进行了简要概述.首先给出 Agent 及多 Agent 系统的概念和特性等,介绍了研究多Agent系统协同控制时通常用到的代数图论;然后综述了近年来多Agent系统群集运动和协同控制一致性方面的研究状况,并讨论了其在军事、交通运输、智能机器人等方面的成功应用;最后,对多Agent系统未来的发展方向进行了探讨和分析,提出几个具有理论和实践意义的研究方向,以促使多Agent系统及其协同控制理论和应用的深入研究.     

Consensus problem of heterogeneous multi-agent systems with time delay under fixed and switching topologies

Consensus problem is investigated for heterogeneous multi-agent systems composed of first-order agents and second-order agents in this paper. Leader-following consensus protocol is adopted to solve consensus problem of heterogeneous multi-agent systems with time-varying communication and input delays. By constructing Lyapunov-Krasovkii functional, sufficient consensus conditions in linear matrix inequality(LMI) form are obtained for the system under fixed interconnection topology. Moreover, consensus conditions are also obtained for the heterogeneous systems under switching topologies with time delays. Simulation examples are given to illustrate effectiveness of the results.     

基于量子理论及蚁群算法的多Agent Q学习

针对多Agent协作强化学习中存在的行为和状态维数灾问题,以及行为选择上存在多个均衡解,为了收敛到最佳均衡解需要搜索策略空间和协调策略选择问题,提出了一种新颖的基于量子理论和蚁群算法的多Agent协作学习算法。新算法首先借签了量子计算理论,将多Agent的行为和状态空间通过量子叠加态表示,利用量子纠缠态来协调策略选择,利用概率振幅进行动作探索,加快学习速度。其次,根据蚁群算法,提出“脚印”思想来间接增强Agent之间的交互。最后,对新算法的理论分析和实验结果都证明了改进的Q学习是可行的,并且可以有效地提高学习效率。     

Consensus analysis of continuous‐time second‐order multi‐agent systems with nonuniform time‐delays and switching topologies

In this study, consensus problems for second‐order multi‐agent systems with nonuniform and switching topologies are investigated. Each agent has a self‐delay, and each delay is independent of the others. As a measure of the disagreement dynamics, a class of positive semi‐definite Lyapunov–Krasovskii functions are introduced. Using algebraic graph theory and these Lyapunov–Krasovskii functions, sufficient conditions are derived by contradiction under which all agents asymptotically reach consensus. Finally, the effectiveness of the obtained theoretical results is demonstrated through numerical simulations.     

A dissipative dynamical systems approach to stability analysis of time delay systems

In this paper the concepts of dissipativity and the exponential dissipativity are used to provide sufficient conditions for guaranteeing asymptotic stability of a time delay dynamical system. Specifically, representing a time delay dynamical system as a negative feedback interconnection of a finite‐dimensional linear dynamical system and an infinite‐dimensional time delay operator, we show that the time delay operator is dissipative with respect to a quadratic supply rate and with a storage functional involving an integral term identical to the integral term appearing in standard Lyapunov–Krasovskii functionals. Finally, using stability of feedback interconnection results for dissipative systems, we develop sufficient conditions for asymptotic stability of time delay dynamical systems. The overall approach provides a dissipativity theoretic interpretation of Lyapunov–Krasovskii functionals for asymptotically stable dynamical systems with arbitrary time delay. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.