【摘 要】
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由于多智能体系统广泛的应用价值,诸多专家学者对其进行了深入研究,涌现出了丰硕的研究成果。一致性问题是多智能体系统的一个基础且关键的问题,一致性是指设计合适的协议,使智能体的状态通过与邻居的信息交互达到一致。一致性协议依赖连续或周期的通信,会消耗过多的系统能源,为了减少系统的通信与计算消耗,事件驱动控制被引入到多智能体系统的研究中。已有的连续多智能体系统的事件驱动方法多依赖于连续的误差监测以判断事件
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(No.61673310),基于任务的复杂智能多网络协同性控制理论和关键技术;
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由于多智能体系统广泛的应用价值,诸多专家学者对其进行了深入研究,涌现出了丰硕的研究成果。一致性问题是多智能体系统的一个基础且关键的问题,一致性是指设计合适的协议,使智能体的状态通过与邻居的信息交互达到一致。一致性协议依赖连续或周期的通信,会消耗过多的系统能源,为了减少系统的通信与计算消耗,事件驱动控制被引入到多智能体系统的研究中。已有的连续多智能体系统的事件驱动方法多依赖于连续的误差监测以判断事件是否被触发,这同样不利于节省能源。针对连续监测存在的问题,本文研究非连续误差监测的事件驱动一致性问题,设计基于事件的控制协议保证系统能够达到一致性。本文主要研究工作和成果如下:(1)针对具有无向通信拓扑的多智能体系统,设计了随时变阈值参数更新的分布式控制协议,推导出该协议使系统达到一致性的充分条件。在误差的阈值函数中设计可调整时变阈值参数,该参数可随误差积累量与误差阈值的离散采样值之比而动态调整。与已有研究成果相比,本文设计的参数在整个误差积累过程中均可以得到动态调整,参数的变化趋势与智能体误差积累的整个过程更加匹配,参数的增减性可以根据不同的控制需求而改变,从而调整事件触发的频率,即控制器的更新频率。(2)考虑到智能体的误差积累是一个过程,改变以固定周期对误差进行监测的方式,提出了同步监测周期可变的事件驱动一致性方法。针对具有无向通信拓扑的多智能体系统,设计了随同步可变周期更新的分布式控制协议,推导出协议使系统达到一致性的充分条件。同步变周期方法以误差阈值和误差积累量的比值为依据,动态调整采样周期的长度,通过选取公共的监测周期,保证所有智能体的误差监测周期可变并且监测时刻同步。与固定周期监测误差的方法相比,本文的方法在保证系统达到平均一致性的前提下可以进一步减少系统的通信频率及计算消耗。(3)针对同步变周期监测方法存在的保守性,提出异步监测周期可变的事件驱动一致性方法,设计了随异步可变周期更新的分布式控制协议,推导出协议使多智能体系统达到一致性的充分条件。异步变周期方法中每个智能体误差监测周期的调整仅仅取决于自身的误差积累情况,初始采样周期可以任意选取,并且阈值函数带有可随每个智能体自身状态而调整的时变阈值参数。利用图论、矩阵论等理论,证明了在异步变周期监测方法下系统可以达到一致性。设计的异步监测周期可变的方法能够有效减少误差的监测次数,减少通信频率及计算消耗,具有更好的应用前景。
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