具有时滞状态导数反馈的一阶多智能体系统的收敛速度分析

对于一阶多智能体系统,提出一类具有加权项的时滞状态导数反馈一致性协议,研究在无向通讯拓扑下多智能体系统实现一致性的收敛速度。给出了多智能体系统在一致性协议下的闭环形式,并利用拉普拉斯矩阵将其转化成紧凑形式;利用矩阵理论,分析反馈强度对闭环形式极点的影响,证明当多智能体系统为超临界时滞多智能体系统时,引入适当的反馈强度可以提高多智能体系统实现一致性的收敛速度;数值仿真验证了结果的有效性。     

复杂条件下多智能体系统编队一致性控制

针对噪声信号使多智能体系统难以形成一致的问题,综合运用代数图理论、矩阵论等知识,结合一致性形成条件和现有的一致性协议,提出一种改进的带有噪声的一致性控制算法。该算法能够使系统状态量与控制输入量收敛到一个很小的范围,从而大大弱化噪声对系统的影响。将这种改进算法应用到多智能体编队控制中并进行仿真,仿真结果表明,采用改进的一致性控制算法后,多智能体运动轨迹波动小,轨迹曲线平滑,各运动参数趋于一致,具有良好的编队一致性。     

模型不确定多智能体系统的鲁棒一致性控制

针对模型不确定性多智能体系统的分布式鲁棒一致问题,提出了鲁棒部分变元稳定性方法,将连续时间多智能体不确定系统的状态一致性问题转化为相应线性系统的鲁棒部分变元渐近稳定性问题.首先根据有向图生成树建立关联矩阵,对原来的不确定系统进行线性变换,实现结构分解.其次根据得到的降阶系统设计鲁棒二次镇定控制器,推导出所有智能体状态达到渐近一致的充分条件,将控制协议的设计最终转化成求解线性矩阵不等式可行解的问题,使得所有的智能体能够在所设计的控制协议下不仅能保证不确定性闭环系统是渐进稳定的,而且实现了多智能体系统状态的一致性.最后通过数值仿真验证了所提出的一致性协议的可行性和有效性.     

基于事件触发的非线性多智能体系统一致性

针对有向网络拓扑下具有非线性动态的多智能体系统,提出了基于事件触发的一致性控制协议;在实际的多智能体系统中,每个智能体的机载电池的容量和数量是有限的,基于事件触发的一致性协议能够有效地减少智能体控制器的更新次数,从而节约有限的计算资源;智能体的触发时刻由智能体的触发条件所确定,每个智能体只在触发时刻才更新自己的控制器;首先研究了集中式的一致性控制协议,主要利用矩阵理论的方法将一致性问题转化为微分方程的稳定性问题,得到了系统达到一致性的条件;然后研究了分布式的一致性控制协议,在协议中每个智能体只需利用邻居智能体的状态;利用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的两个协议能够解决一致性问题,而且不会出现Zeno现象;最后,仿真实例验证了理论结果的有效性。     

有领导者线性多智能体系统一致性的分析与设计

研究有向信息拓扑下有领导者线性多智能体系统的一致性分析与设计问题。利用提出的线性变换,将领导者有扰动输入的多智能体系统一致性问题转换为输入到状态稳定性问题。得到有向信息拓扑下有领导者线性多智能体系统达到一致的基于矩阵Hurwitz稳定的判据和误差估计函数,同时设计反馈增益矩阵,并将有领导者多智能体系统的一致性问题扩展到编队控制问题。数值实例验证表明:所得理论具有有效性。     

参数自适应的有限时间多智能体一致性算法

文章研究了一阶多智能体系统的有限时间一致性控制问题.为了对下一时刻智能体系统的状态进行预测,加快系统收敛速度,提出算法将当前智能体间状态信息的差异作为一致性协议的反馈参数,该算法实现了对不同智能体输入的自适应调节,并使多智能体系统在有限时间内达到一致.通过构造Lyapunov函数的方法分别讨论无向固定拓扑和切换拓扑两种情形,得到多智能体系统的稳定条件,证明该协议能在有限时间内收敛.最后,仿真实验结果验证了所得结论的正确性和有效性.     

具有变通信时延的多智能体系统的平均一致性

把一致性增益引入到一致性协议中,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了具有时变通信延迟的多智能体系统达到一致的充分条件.分析了当多智能体系统的网路拓扑是强连通平衡图且通信时延具有合适的上界时,带有有界时变延迟的多智体系统的平均一致性问题.证明了当在协议中引入一致性增益时,对于具有不同通信时延的多智能体系统,若时变通信时延的上界满足一定条件,则不论网络拓扑是不变的还是切换的,系统都能够达到平均一致,并且可通过求解线性矩阵不等式得到时变时延的上界.对于具有变时延的多智能体系统,存在相应的时延上界使得系统达到一致.所得结论对于具有时变拓扑网络的多智能体系统也成立.     

基于DOBC的多智能体系统一致性协议设计与分析

针对一类具有未知输入扰动的多智能体系统提出一种基于干扰观测器的多智能体一致性协议.首先，在各智能体中引入干扰观测器，抵消输入通道内扰动；其次，在扰动前馈补偿基础上构建基于无向图图论的一致性协议；最后，利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式得出状态一致性误差系统与扰动跟踪系统的稳定性条件.通过仿真算例验证了该算法的可行性.     

具有状态预测器的领航-跟随邻接输入饱和时滞多智能体系统的一致性

针对具有邻接输入饱和时滞的多智能体系统,设计了状态预测器,研究了无向图下具有状态预测器的领航-跟随邻接输入饱和时滞多智能体系统的一致性问题.首先,为了使多智能体系统可以更快地达到一致,在普通全局一致控制律的基础上,加入状态预测器以预测系统状态的变化趋势,得到新的一致控制律;然后,根据Lyapunov稳定性理论,选取合适...     

采用广义线性局部交互协议的二阶多智能体网络一致性

多智能体系统的主要研究目的在于探索由个体之间的相互作用所产生的群体协调现象的内在机制和原理。该文设计出一种广义局部线性交互协议,对固定有向网络拓扑条件下的二阶多智能体网络系统的一致性行为进行了深入研究,得到了一个能保证多智能体网络达到一致的充分必要条件。并且,还确定了多智能体网络系统在达到一致时,最终的收敛状态由协议的线性增益、有向网络拓扑和所有智能体的初始值位移状态共同决定。最后,采用5个智能体组成的网络拓扑进行数值仿真,阐释了理论分析结果。     

基于采样数据的大规模储能系统一致性控制

针对大规模储能系统中储能电池的荷电状态(SOC)不一致问题，提出了一种储能多智能体系统一致性控制方法，实现了SOC和输出功率的一致性.该方法应用简化的大规模储能系统模型，基于采样数据进行了一致性控制协议设计，并进行了收敛性分析.从而使本地储能单元智能体仅在特定采样时间点接收邻接储能单元智能体的状态信息，就能够产生本地储能单元控制信号，解决了大规模储能多智能体系统因通讯复杂而带来的计算量过大的问题.考虑了采样数据和系统需求，进行了系统控制参数设计.同时，对瞬时功率过大的问题，进行了带功率限制的一致性控制改进.最后，在满足定理条件、不满足定理条件和功率限制等三种场景下进行了仿真，验证了该方法的有效性.     

基于观测的事件触发主从多智能体系统的一致性

研究基于事件触发观测的一般线性多智能体系统的主从一致性问题.首先,基于多智能体系统提出输出事件触发控制协议,研究多智能体的真实状态与估计状态的一致性问题;其次,提出分布式自适应事件触发控制方案,通过应用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式证明主从多智能体的一致性,并排除Zeno行为;最后,数值算例说明理论结果的有...     

加权平均预测的一阶多智能体系统一致性的采样控制

研究了具有加权平均预测的一阶多智能体系统一致性的采样控制问题。应用时滞分解技术得到了基于采样数据的离散时间一致性协议,同时,使用代数图论、线性系统的稳定性理论,获得了确保具有加权平均预测的一阶多智能体系统渐近实现平均一致性的充分和必要条件,最后仿真结果表明了理论研究结果的有效性,得到了采样周期的条件,并对满足和不满足条件的2种情况进行了仿真验证,为一阶多智能体系统采样控制的一致性问题提供了一种可行解。     

l步信息脉冲牵引控制的多智能体一致性分析

应用矩阵论和代数图论,分析l步信息脉冲牵引控制的多智能体一致性问题.把具有单个脉冲控制器的多智能体的一致性系统推广到只对一个智能体实施l步信息脉冲牵引控制的系统.在通讯拓扑是无向连通图的情况下,给出使多智能体达到一致性的一个充分条件.选择恰当的l有助于减少使多智能体系统达到一致性所需的脉冲次数.最后,仿真实例验证了理论...     

带领导者的多智能体系统的基于事件触发的双向趋同

研究了具有领导者的多智能体系统的双向趋同问题.鉴于事件触发型的控制器具有更新频率低、节约通讯成本等优点,我们以跟随者的动力学为一阶积分器的多智能体系统为切入点,为跟随者设计了事件触发型的控制器.利用代数图论、矩阵分析和随机分析等相关理论,该文给出了所设计的控制器保证系统实现领导-跟随者双向趋同的通讯拓扑条件和增益条件,并且证明了这些条件是充分必要的.研究表明表征智能体间通讯关系的符号有向图结构平衡并且含有一棵生成树不仅是具有领导者的多智能体系统实现双向趋同的充分条件,也是必要条件.     

复杂多个体时滞网络系统的脉冲一致性

从动力学与控制的角度考虑具有固定与切换拓扑多个体时滞有向网络系统的平均一致性问题.基于时滞动力系统的脉冲控制理论,提出了在通讯时滞环境中两个网络的脉冲一致性协议,并给出了寻求相应平均一致性问题简单而又一般的判据.最显著的特征是提出的第一个一致性协议对于任意的通讯时滞都是有效的,第二个一致性协议能够使得整个网络指数地达到平均一致.所获得结果表明,一致性协议中的脉冲增益在寻求平均一致性问题中具有相当重要的作用.数值模拟进一步验证了理论结果的正确性.     

加权平均预测的一阶多智能体一致性的采样控制

研究了具有加权平均预测的一阶多智能体系统一致性的采样控制问题。应用时滞分解技术得到了基于采样数据的离散时间一致性协议，同时，使用代数图论、线性系统的稳定性理论，获得了确保具有加权平均预测的一阶多智能体系统渐近实现平均一致性的充分和必要条件，最后仿真结果表明了理论研究结果的有效性，得到了采样周期的条件，并对满足和不满足条件的2种情况进行了仿真验证，为一阶多智能体系统采样控制的一致性问题提供了一种可行解。     

瞬时耦合二阶多体系统的一致性及时滞效应

对于二阶多智能体,提出一种具有输入和通讯时滞的脉冲控制算法,分析可得这一算法的一致性准则. 同时讨论了输入时滞和通讯时滞对二阶多体系统的一致性能的影响. 结果表明,在确定二阶多体系统的一致动力学方面,通讯时滞比输入时滞有更重要的作用. 具体而言,没有通讯时滞时,二阶多体系统达到了动态一致,即个体的速度是一个非零常数;然而,只要有通讯时滞,在一定条件下系统的速度一致状态就是零.此外,发现一个更有趣的事实是,在无向网络拓扑作用下,通讯时滞或输入时滞将增强二阶多体系统的同步性能. 最后用一些数值仿真验证了理论结果的有效性.     

具有通信约束的多智能体系统有限时间一致性

针对存在通信约束的多智能体系统的有限时间一致性问题,提出了一类连续的非线性一致性算法.利用李雅普诺夫有限时间稳定性理论和矩阵理论,证明了当系统个体间的通信网络拓扑结构为连通图的情况下,该算法使得系统具有通信约束时能够在有限时间内达到一致.进一步给出了系统收敛时间的上界,该时间上界由选取的李雅普诺夫函数、无向图的拉普拉斯矩阵以及系统的初始状态决定.仿真示例验证了所提出算法的有效性.     

具有动态拓扑和不同时延的二阶多智能体系统的一致性分析

针对多智能体系统一致性问题在实际中的广泛应用,研究了动态拓扑网络下具有不同通信时延的二阶多智能体系统的一致性问题,基于代数图论、不等式方法给出了系统达到静态一致的充分条件,并且表明系统状态的一致性与通信时延的大小无关.最后通过仿真实例证明了结论的有效性.