網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多智能體系統(tǒng)一致性問題研究.pdf

1、最近幾年，多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制受到越來越多研究者的關(guān)注，這不僅是因?yàn)樗梢越沂咀匀唤缰性S多復(fù)雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)性質(zhì)，更重要的是它有著廣泛的工程應(yīng)用背景。在多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制當(dāng)中，一個(gè)關(guān)鍵的問題是多智能體系統(tǒng)的一致性。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)際的多智能體系統(tǒng)處在各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)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信時(shí)滯和

2、測(cè)量噪聲。無論是外部攻擊、通信時(shí)滯還是測(cè)量噪聲，都可能破壞一致性的實(shí)現(xiàn)。因此有必要從分析的角度研究它們對(duì)一致性的影響，進(jìn)而從綜合的角度尋找減小這些影響的措施。
　　 本文從綜合的層面研究了如何減小外部攻擊、通信時(shí)滯和測(cè)量噪聲對(duì)一致性的影響來提高多智能體系統(tǒng)的魯棒性，取得了以下創(chuàng)新成果：
　　 從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度研究了大規(guī)模多智能體網(wǎng)絡(luò)在外部攻擊下的相繼故障問題，使用平均二步度來度量網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)性，給出了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)故障下

3、魯棒性的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。相對(duì)于已有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洚愘|(zhì)性量度—熵，平均二步度不僅可以描述網(wǎng)絡(luò)的局部度分布特征而且包含了網(wǎng)絡(luò)的整體拓?fù)湫畔?；研究了多智能體網(wǎng)絡(luò)在外部攻擊發(fā)生后連通性的恢復(fù)問題，提出了連接鄰居集策略來恢復(fù)通信拓?fù)涞倪B通性，分析了連接鄰居集策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)抵抗外部攻擊的魯棒性和實(shí)現(xiàn)一致的收斂速度的影響，給出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。相對(duì)于已有結(jié)果，我們主要是從綜合的角度來研究如何恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。
　　 通過在傳統(tǒng)的時(shí)滯一致性協(xié)議當(dāng)

4、中引入時(shí)滯狀態(tài)導(dǎo)數(shù)反饋和加權(quán)平均預(yù)測(cè)兩種機(jī)制，部分解決了無向通信拓?fù)湎乱浑A時(shí)滯多智能體系和有向通信拓?fù)湎露A時(shí)滯多智能體系統(tǒng)中存在的時(shí)滯魯棒性與快速收斂性之間的矛盾。理論結(jié)果表明：對(duì)于一階超臨界時(shí)滯多智能體系統(tǒng)和兩類二階時(shí)滯多智能體系統(tǒng)，引入恰當(dāng)強(qiáng)度的時(shí)滯狀態(tài)導(dǎo)數(shù)反饋和恰當(dāng)長度的加權(quán)平均預(yù)測(cè)均可以同時(shí)提高時(shí)滯魯棒性和收斂速度。
　　 研究了測(cè)量噪聲存在下時(shí)變參考狀態(tài)的一致性跟蹤的采樣控制問題。針對(duì)采樣時(shí)滯存在的情況，使用概率極限