多智能體系統(tǒng)一致性問題概述

關(guān)于多智能體系統(tǒng)一致性問題概述第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體一致性問題概述多智能體協(xié)作的動機(jī)一致性問題的描述圖論基礎(chǔ)一致性問題的建模、通信拓?fù)洹f(xié)議設(shè)計一階、二階、高階多智能體系統(tǒng)一致性第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動機(jī)魚群的群體協(xié)調(diào)性魚群遷徙集體覓食躲避天敵第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動機(jī)鳥群的群體協(xié)調(diào)性候鳥遷徙集體撲食嚇跑敵人第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動機(jī)工程應(yīng)用焊裝機(jī)器人協(xié)同工作機(jī)器人足球第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動機(jī)社會生活交通控制企業(yè)行為供電控制第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動機(jī)智能體特點：信息處理和執(zhí)行能力有限傳感和通信能力有限分布式第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日一致性問題的描述一致性問題是多智能體系統(tǒng)協(xié)作控制中的典型問題之一，實際上也是根本性問題。聚集問題

同步現(xiàn)象

集群運動

一致性問題

第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日一致性問題的描述Boid模型：第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日r智能體i智能體i的鄰居Vicsek模型：一致性問題的描述第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日一致性問題的描述Vicsek模型：密度較大噪聲較小有序運動第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日一致性問題的建模智能體動態(tài)模型信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模線性、非線性連續(xù)、離散低階、高階時變、時不變同構(gòu)、異構(gòu)第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日智能體動態(tài)模型連續(xù)時間模型：離散時間模型：線性系統(tǒng)模型：非線性系統(tǒng)模型：時變系統(tǒng)模型：時不變系統(tǒng)模型：第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日智能體動態(tài)模型同構(gòu)系統(tǒng)模型：異構(gòu)系統(tǒng)模型：低階系統(tǒng)模型：高階系統(tǒng)模型：一階二階高階第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日一致性問題的建模智能體動態(tài)模型信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有向、無向固定、時變第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)多智能體網(wǎng)絡(luò)有向圖智能體頂點通信邊第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)

有向加權(quán)圖或有向圖：

：代表圖的n個頂點；：由節(jié)點對組成的邊集合；：如果存在從第i個頂點到第j個頂點的信息流，則該節(jié)點對有連邊；：鄰接矩陣，表示節(jié)點與邊的關(guān)系。123456第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)

頂點集合：

邊集合：

123456頂點的鄰居集

第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)

鄰接矩陣：

加權(quán)鄰接矩陣：

123456第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)度矩陣：其中，，

圖的Laplacian矩陣：

第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日

圖論基礎(chǔ)

第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)

Laplacian矩陣的部分性質(zhì)：0是Laplacian矩陣的特征值，1=[1,1,…,1]T為屬于特征值0的右特征向量；假定有向圖的階數(shù)為

，Laplacian矩陣為

，如果

是強(qiáng)連通的，那么有如果是連通的且對稱，那么是對稱的、半正定的，并且所有的特征值都是實數(shù)且非負(fù)，可以寫成第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)強(qiáng)連通圖連通圖任意2個不同的結(jié)點間都存在1條有向路徑任意2個不同的結(jié)點間都存在1條路徑第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日圖論基礎(chǔ)有向生成樹第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)123456123456有向拓?fù)錈o向拓?fù)?23561235612356切換拓?fù)涞诙屙?，共三十一頁?022年，8月28日一致性問題的設(shè)計信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（可設(shè)計）控制協(xié)議線性、非線性同步、異步第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日控制協(xié)議設(shè)計通用一致性協(xié)議：設(shè)計，得到期望的動態(tài)設(shè)計，可以達(dá)到狀態(tài)一致和一定的收斂速度。

第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日一階一致性

（1）連續(xù)時間系統(tǒng)一階數(shù)學(xué)模型:

(1)一致性協(xié)議：

(2)判據(jù)：存在有向生成樹共同狀態(tài)：無向連通圖或強(qiáng)連通平衡圖時，實現(xiàn)平均一致性：第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

一階一致性

（2）離散時間系統(tǒng)

(3)一致性協(xié)議：

(4)判據(jù)：固定無向連通拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況下，第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日高階一致性考慮智能體具有狀態(tài)方程：