多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性研究.pdf

1、多智能體網(wǎng)絡(luò)是工程控制領(lǐng)域的新興學(xué)科。近些年來(lái),受到了國(guó)內(nèi)外科研工作者的極大關(guān)注。其中,多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性和穩(wěn)定性是實(shí)際系統(tǒng)中主要的兩種動(dòng)力學(xué)行為,也是實(shí)際應(yīng)用中重要且有意義的問(wèn)題。屬于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的多智能體網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到許多領(lǐng)域,因此,對(duì)多智能體網(wǎng)絡(luò)的分布式協(xié)同控制的研究,不只是為了揭示自然界中許多自然現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律,更重要的是通過(guò)獲得的對(duì)其內(nèi)在規(guī)律的認(rèn)識(shí),更好地指導(dǎo)我們的工作生活,更好地為人類社會(huì)服務(wù)。多智能體網(wǎng)絡(luò)的分布式協(xié)同控

2、制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到許多領(lǐng)域。
　　許多協(xié)調(diào)控制問(wèn)題都可以用多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性(consensus)理論來(lái)建模,因此本文主要研究多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性問(wèn)題。所謂一致性,就是尋找恰當(dāng)?shù)目刂坡墒沟盟兄悄荏w關(guān)于某個(gè)感興趣的量達(dá)到相同的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)一致,智能體之間需要進(jìn)行局部的信息交換。由于實(shí)際的多智能體經(jīng)常處在各種復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中,智能體本身可能因遭受外部攻擊而導(dǎo)致局部的信息交換中斷,智能體之間的局部信息交換也因信息的傳輸和接收而伴有通

3、信時(shí)滯和各種噪聲。為解決一致性理論中存在的問(wèn)題和不足,本文運(yùn)用控制理論、穩(wěn)定性理論、代數(shù)圖論、混雜系統(tǒng)理論和系統(tǒng)的同次性等方法,更加系統(tǒng)深入地研究了復(fù)雜環(huán)境下動(dòng)態(tài)多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性問(wèn)題。本文的主要內(nèi)容概括如下:
　　由于在多智能體網(wǎng)絡(luò)中,智能體之間的信息傳遞不可避免地會(huì)存在噪聲和通訊時(shí)延,因此,在本文中我們首先研究了有噪聲和通訊時(shí)延的多智能體網(wǎng)絡(luò)的均方平均一致性問(wèn)題,并給出理論分析和實(shí)例仿真驗(yàn)證了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的通訊時(shí)延滿足一定條件時(shí),

4、包含有向生成樹的多智能體網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到均方平均一致。另外,實(shí)際中的網(wǎng)絡(luò)不可能總是確定的,它們可能是時(shí)變的或隨機(jī)的,甚至是不確定的。因此,文中研究了隨機(jī)多智能體網(wǎng)絡(luò)(即網(wǎng)絡(luò)邊的連接和連接權(quán)重都是隨機(jī)的)的一致性問(wèn)題,并得出了隨機(jī)多智能體網(wǎng)絡(luò)達(dá)到一致的充分條件,提出了逐步收斂因子和漸近收斂因子,它們可以用來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)的收斂性和收斂速度,并給出了漸近收斂因子的顯式表示。
　　實(shí)際中,不僅要求網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到一致,還要求網(wǎng)絡(luò)能夠在有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到一

5、致性,尤其是在對(duì)收斂精度要求比較高的情況下。所以研究多智能體網(wǎng)絡(luò)的有限時(shí)間一致性問(wèn)題是很有實(shí)際意義的。本文研究了有領(lǐng)航者和無(wú)領(lǐng)航者的多智能體網(wǎng)絡(luò)的有限時(shí)間一致性問(wèn)題。首先研究了有領(lǐng)航者的無(wú)向連通多智能體網(wǎng)絡(luò)的有限時(shí)間一致性問(wèn)題。給出了無(wú)向連通多智能體網(wǎng)絡(luò)和切換連通多智能體網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到有限時(shí)間一致的一致性協(xié)議,其次研究了聯(lián)合連通多智能體網(wǎng)絡(luò)的有限時(shí)間一致性問(wèn)題,并指出了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)是聯(lián)合連通并且至少含有一個(gè)環(huán)的時(shí)候,網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到有限時(shí)間一致性。