分布式事件觸發(fā)技術(shù)在多智能體一致性控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、最近，來(lái)自工程和科學(xué)各個(gè)學(xué)科的研究學(xué)者對(duì)多智能體網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同控制問(wèn)題表現(xiàn)出極大的研究興趣。研究的領(lǐng)域包括一致性、耦合振子同步、漸近分布式算法、群集的集體行為、多智能體網(wǎng)絡(luò)代數(shù)連通度、多機(jī)器人系統(tǒng)編隊(duì)控制、傳感器融合、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)任務(wù)的復(fù)雜性、基于優(yōu)化的協(xié)同控制以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中基于一致性的置信傳播等。
　　一致性問(wèn)題作為協(xié)同控制中最重要的分支在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)控制中起著至關(guān)重要的作用。在過(guò)去的幾十年里，一致性作為多智能體網(wǎng)絡(luò)研

2、究的主流問(wèn)題已經(jīng)吸引了來(lái)自科學(xué)和工程各個(gè)研究領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。盡管已經(jīng)有了大量的研究工作，但先前的工作都是基于連續(xù)時(shí)間的反饋控制技術(shù)，這種技術(shù)有著一個(gè)明顯的不可避免的缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)的控制器需要實(shí)時(shí)更新，這就要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)必須配備高性能處理器和高速度通信鏈路。在許多的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)向它們的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息(比如位置、速度、信息頭)時(shí)并不是連續(xù)的，而是在一些離散的時(shí)間點(diǎn)上。因此，急需研究一種新的方法來(lái)克服上面這些問(wèn)題，同時(shí)還要保持較

3、好的穩(wěn)定和收斂性質(zhì)。
　　在如何進(jìn)行信息采樣而達(dá)到控制的目的上，事件觸發(fā)控制機(jī)制提供了一個(gè)新的手段。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，自治節(jié)點(diǎn)只有在必要時(shí)才會(huì)向它的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送它的本地狀態(tài)信息，也就是說(shuō)，只有當(dāng)本地節(jié)點(diǎn)的測(cè)量狀態(tài)誤差到達(dá)指定的閾值時(shí)才會(huì)向外發(fā)送狀態(tài)信息。Tabuada開(kāi)創(chuàng)性地提出了一個(gè)事件觸發(fā)條件，這個(gè)條件是基于狀態(tài)和狀態(tài)誤差的，這里的狀態(tài)誤差即最新的測(cè)量狀態(tài)減去節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)。在該機(jī)制中，控制器接收到的鄰居測(cè)量狀態(tài)保持不變直到下一個(gè)

4、新的測(cè)量狀態(tài)到來(lái)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，誤差被重置為零并且重新開(kāi)始增長(zhǎng)直到它觸發(fā)下一個(gè)新的事件而產(chǎn)生測(cè)量狀態(tài)更新。
　　本論文的主要貢獻(xiàn)就是將事件觸發(fā)機(jī)制引入到多智能體網(wǎng)絡(luò)的牽引一致性控制中，并且進(jìn)一步地提出了一些改進(jìn)方法使得該機(jī)制在實(shí)際部署時(shí)能夠提高性能。本論文主要內(nèi)容歸結(jié)如下：
　　首先，本文簡(jiǎn)要地介紹了多智能體網(wǎng)絡(luò)中的事件觸發(fā)機(jī)制，包括集中式事件觸發(fā)控制方案和分布式事件觸發(fā)控制方案。在這些工作中，盡管事件觸發(fā)策略使得控制器

5、避免了實(shí)時(shí)更新和連續(xù)通信，但這也帶來(lái)了相應(yīng)的代價(jià)，那就是每個(gè)智能體必須收集它鄰居節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)來(lái)計(jì)算觸發(fā)函數(shù)并判斷事件是否觸發(fā)。換句話說(shuō)，從智能體個(gè)體的視角看，通信仍然是實(shí)時(shí)連續(xù)的。
　　其次，針對(duì)上述存在的不可避免的缺點(diǎn)，我們對(duì)帶有非線性動(dòng)力學(xué)特征的有向多智能體網(wǎng)絡(luò)的牽引控制一致性問(wèn)題提出一個(gè)新穎的事件觸發(fā)方案。所提出的這個(gè)方案是一個(gè)改進(jìn)的事件觸發(fā)機(jī)制，在該機(jī)制中，事件判斷僅僅依賴于鄰居節(jié)點(diǎn)的測(cè)量狀態(tài)而不是實(shí)時(shí)狀態(tài)，這就使得驅(qū)動(dòng)