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多智能体系统一致性问题概述 多智能体一致性问题概述 多智能体协作的动机 一致性问题的描述 图论基础 一致性问题的建模 通信拓扑 协议设计 一阶 二阶 高阶多智能体系统一致性 多智能体协作的动机 鱼群的群体协调性 鱼群迁徙集体觅食躲避天敌 多智能体协作的动机 鸟群的群体协调性 候鸟迁徙集体扑食吓跑敌人 多智能体协作的动机 工程应用 焊装机器人协同工作 机器人足球 多智能体协作的动机 社会生活 交通控制企业行为供电控制 多智能体协作的动机 智能体特点 信息处理和执行能力有限传感和通信能力有限分布式 一致性问题的描述 一致性问题是多智能体系统协作控制中的典型问题之一 实际上也是根本性问题 聚集问题同步现象集群运动 一致性问题 一致性问题的描述 Boid模型 Vicsek模型 一致性问题的描述 一致性问题的描述 Vicsek模型 密度较大噪声较小有序运动 一致性问题的建模 智能体动态模型 信息拓扑结构建模 线性 非线性连续 离散低阶 高阶时变 时不变同构 异构 智能体动态模型 时变系统模型 时不变系统模型 智能体动态模型 同构系统模型 异构系统模型 低阶系统模型 高阶系统模型 一阶 二阶 高阶 一致性问题的建模 智能体动态模型 信息拓扑结构 有向 无向固定 时变 图论基础 多智能体网络 有向图 智能体 顶点 通信 边 2020 3 10 17 可编辑 图论基础 有向加权图或有向图 代表图的n个顶点 由节点对组成的边集合 如果存在从第i个顶点到第j个顶点的信息流 则该节点对有连边 邻接矩阵 表示节点与边的关系 1 2 3 4 5 6 图论基础 顶点集合 边集合 1 2 3 4 5 6 顶点的邻居集 图论基础 邻接矩阵 加权邻接矩阵 1 2 3 4 5 6 图论基础 度矩阵 其中 图的Laplacian矩阵 图论基础 图论基础 Laplacian矩阵的部分性质 0是Laplacian矩阵的特征值 1 1 1 1 T为属于特征值0的右特征向量 假定有向图的阶数为 Laplacian矩阵为 如果是强连通的 那么有如果是连通的且对称 那么是对称的 半正定的 并且所有的特征值都是实数且非负 可以写成 图论基础 强连通图 连通图 任意2个不同的结点间都存在1条有向路径 任意2个不同的结点间都存在1条路径 图论基础 有向生成树 信息拓扑结构 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 有向拓扑 无向拓扑 1 2 3 5 6 1 2 3 5 6 1 2 3 5 6 切换拓扑 一致性问题的设计 信息拓扑结构 可设计 控制协议 线性 非线性同步 异步 控制协议设计 通用一致性协议 设计 得到期望的动态设计 可以达到状态一致和一定的收敛速度 一阶一致性 1 连续时间系统一阶数学模型 1 一致性协议 2 判据 存在有向生成树共同状态 无向连通图或强连通平衡图时 实现平均一致性 一阶一致性 2 离散时间系统 3 一致性协议 4 判据 固定无向连通拓扑结构情况下 高阶一致性 考虑智能体具有
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