多智能體系統(tǒng)一致性問(wèn)題概述

關(guān)于多智能體系統(tǒng)一致性問(wèn)題概述第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體一致性問(wèn)題概述多智能體協(xié)作的動(dòng)機(jī)一致性問(wèn)題的描述圖論基礎(chǔ)一致性問(wèn)題的建模、通信拓?fù)?、協(xié)議設(shè)計(jì)一階、二階、高階多智能體系統(tǒng)一致性第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動(dòng)機(jī)魚(yú)群的群體協(xié)調(diào)性魚(yú)群遷徙集體覓食躲避天敵第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動(dòng)機(jī)鳥(niǎo)群的群體協(xié)調(diào)性候鳥(niǎo)遷徙集體撲食嚇跑敵人第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動(dòng)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(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動(dòng)機(jī)社會(huì)生活交通控制企業(yè)行為供電控制第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多智能體協(xié)作的動(dòng)機(jī)智能體特點(diǎn)：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(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的描述一致性問(wèn)題是多智能體系統(tǒng)協(xié)作控制中的典型問(wèn)題之一，實(shí)際上也是根本性問(wèn)題。聚集問(wèn)題

同步現(xiàn)象

集群運(yùn)動(dòng)

一致性問(wèn)題

第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的描述Boid模型：第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，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(wèn)題的描述第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的描述Vicsek模型：密度較大噪聲較小有序運(yùn)動(dòng)第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的建模智能體動(dòng)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(shí)變、時(shí)不變同構(gòu)、異構(gòu)第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日智能體動(dòng)態(tài)模型連續(xù)時(shí)間模型：離散時(shí)間模型：線性系統(tǒng)模型：非線性系統(tǒng)模型：時(shí)變系統(tǒng)模型：時(shí)不變系統(tǒng)模型：第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日智能體動(dòng)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(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的建模智能體動(dòng)態(tài)模型信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有向、無(wú)向固定、時(shí)變第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)多智能體網(wǎng)絡(luò)有向圖智能體頂點(diǎn)通信邊第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)

有向加權(quán)圖或有向圖：

：代表圖的n個(gè)頂點(diǎn)；：由節(jié)點(diǎn)對(duì)組成的邊集合；：如果存在從第i個(gè)頂點(diǎn)到第j個(gè)頂點(diǎn)的信息流，則該節(jié)點(diǎn)對(duì)有連邊；：鄰接矩陣，表示節(jié)點(diǎn)與邊的關(guān)系。123456第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)

頂點(diǎn)集合：

邊集合：

123456頂點(diǎn)的鄰居集

第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)

鄰接矩陣：

加權(quán)鄰接矩陣：

123456第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)度矩陣：其中，，

圖的Laplacian矩陣：

第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

圖論基礎(chǔ)

第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D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(duì)稱(chēng)，那么是對(duì)稱(chēng)的、半正定的，并且所有的特征值都是實(shí)數(shù)且非負(fù)，可以寫(xiě)成第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)強(qiáng)連通圖連通圖任意2個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)間都存在1條有向路徑任意2個(gè)不同的結(jié)點(diǎn)間都存在1條路徑第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D論基礎(chǔ)有向生成樹(shù)第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)123456123456有向拓?fù)錈o(wú)向拓?fù)?23561235612356切換拓?fù)涞诙屙?yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一致性問(wèn)題的設(shè)計(jì)信息拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（可設(shè)計(jì)）控制協(xié)議線性、非線性同步、異步第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日控制協(xié)議設(shè)計(jì)通用一致性協(xié)議：設(shè)計(jì)，得到期望的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，可以達(dá)到狀態(tài)一致和一定的收斂速度。

第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日一階一致性

（1）連續(xù)時(shí)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(shù)共同狀態(tài)：無(wú)向連通圖或強(qiáng)連通平衡圖時(shí)，實(shí)現(xiàn)平均一致性：第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

一階一致性

（2）離散時(shí)間系統(tǒng)

(3)一致性協(xié)議：

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