多智能體系統(tǒng)的自適應(yīng)事件觸發(fā)平均一致性

張圓圓 劉開恩 孫亞斌

摘要：針對(duì)一階多智能體系統(tǒng)的平均一致性問題，本文基于自適應(yīng)事件的控制方法，研究了具有無向連通拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一階多智能體系統(tǒng)的平均一致性。為了確保平均一致性成立，并使系統(tǒng)的控制性能得到提高，分析了多智能體系統(tǒng)通信拓?fù)鋱D的特性，設(shè)計(jì)了一種基于事件的自適應(yīng)控制協(xié)議。該協(xié)議利用基于狀態(tài)誤差的自適應(yīng)事件觸發(fā)條件，使智能體之間的信息傳遞僅在觸發(fā)條件成立的時(shí)刻進(jìn)行。同時(shí)，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，得到系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平均一致的充分條件，對(duì)固定拓?fù)浜颓袚Q拓?fù)淝樾芜M(jìn)行研究，通過Matlab軟件進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，在自適應(yīng)事件觸發(fā)控制下，系統(tǒng)的事件觸發(fā)頻率更快，使系統(tǒng)的控制性能得到提高，驗(yàn)證了理論結(jié)果的有效性。該研究為多機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)作問題提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：多智能體系統(tǒng); 平均一致性; 事件觸發(fā); 自適應(yīng)

中圖分類號(hào)： TP393; TP273+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 10069798（2019）01003109; DOI： 10.13306/j.10069798.2019.01.006

近年來，隨著應(yīng)用的需要和技術(shù)的發(fā)展，多智能體系統(tǒng)在群集運(yùn)動(dòng)[12]、機(jī)器人協(xié)作[34]分布式控制[5]等方面都有著廣泛的應(yīng)用，并得到許多學(xué)者的關(guān)注[67]。Cao M T等人[6]基于采樣數(shù)據(jù)控制與邊事件驅(qū)動(dòng)技術(shù)的一致性問題，研究了具有無向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的二階多智能體系統(tǒng);Wu Y J等人[7]研究了采用量化信息傳輸?shù)囊浑A和二階多智能體系統(tǒng)的采樣一致性問題。在實(shí)際的多智能體系統(tǒng)中，一般用基于事件觸發(fā)控制代替時(shí)間觸發(fā)控制，這樣可以減少智能體之間的通信次數(shù)和資源消耗[8]。目前，對(duì)于事件觸發(fā)控制下多智能體系統(tǒng)一致性問題的研究已取得不少成果。其中，D.V.Dimarogonas等人[9]研究了無向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，一階多智能體系統(tǒng)基于集中式事件觸發(fā)控制的平均一致性問題;Yan H C等人[10]基于分布式觸發(fā)控制的平均一致性問題，研究了具有有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的二階多智能體系統(tǒng);夏倩倩等人[11]研究了在事件觸發(fā)控制下，基于二階鄰居信息多智能體系統(tǒng)在固定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的平均一致性問題;Zhu W等人[1213]分別研究了在事件觸發(fā)機(jī)制下，一般線性和非線性多智能體系統(tǒng)的一致性問題;Liu K E等人[1415]研究了在采樣周期和事件混合控制下，帶有時(shí)滯的多智能體系統(tǒng)的一致性問題。雖然以上研究取得了豐碩的成果，但在實(shí)際應(yīng)用中，智能體會(huì)隨著時(shí)間的推移產(chǎn)生磨損和老化，使原先所設(shè)計(jì)依賴的模型變得不準(zhǔn)確，還會(huì)導(dǎo)致原先允許忽略的因素變得至關(guān)重要。由于觸發(fā)條件中的參數(shù)都是給定的常數(shù)[915]，事件觸發(fā)的時(shí)間間隔不能得到動(dòng)態(tài)調(diào)整，因此將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的控制性能越來越差，所以要做到“你變我也變”，不斷改善系統(tǒng)的控制性能，控制理論中稱為“自適應(yīng)控制”。劉丹等人[16]給出了一種自適應(yīng)事件觸發(fā)控制協(xié)議，研究了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為有向強(qiáng)連通圖的多智能體系統(tǒng)的一致性問題;Zhao R等人[17]通過設(shè)計(jì)分布式自適應(yīng)控制協(xié)議，避免預(yù)先獲知Laplacian矩陣的特征值等一些全局信息，研究了有動(dòng)態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者條件下二階多智能體系統(tǒng)的一致性問題。基于此，本文主要對(duì)一階多智能體的平均一致性問題進(jìn)行研究，為了確保系統(tǒng)達(dá)到平均一致，設(shè)計(jì)了合理的自適應(yīng)事件觸發(fā)條件和一致性協(xié)議。該研究提高了系統(tǒng)的控制性能。

5結(jié)束語

本文在基于自適應(yīng)事件的條件下，研究了具有固定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多智能體系統(tǒng)的平均一致性問題。針對(duì)多智能體系統(tǒng)通信拓?fù)鋱D的特性，設(shè)計(jì)了一種基于事件的自適應(yīng)控制協(xié)議，建立自適應(yīng)事件觸發(fā)函數(shù)，證明了系統(tǒng)漸近達(dá)到平均一致，同時(shí)系統(tǒng)的控制性能得到提高。本文在基于自適應(yīng)事件觸發(fā)控制的條件下，只是初步研究了一階多智能體系統(tǒng)的平均一致性問題，還有很多方面值得進(jìn)一步探索和鉆研。下一步將考慮在自適應(yīng)事件觸發(fā)控制下，二階多智能體系統(tǒng)的平均一致性問題。

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