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一种新型的有向拓扑条件下普通线性多智能体系统的一致性协议 Article

Hao-liang LI, Ren-nong YANG, Qiu-ni LI

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第8期页码 1071-1081 doi: 10.1631/FITEE.1601422

摘要：本文研究了普通线性多智能体系统在有向拓扑条件下的一致性问题。首先基于分布式PID（Proportional-integral-derivative）控制提出了一种新的一致性协议，然后通过变量转换将一致性问题转变为一个渐进稳定问题，通过状态投影方法给出了系统实现一致性的充分必要条件和一致性函数的显示表达式，然后构建Lyapunov函数，基于线性矩阵不等式（Linear matrix inequality, LMI）给出了一致性协议中增益矩阵的范围，最后通过两组实验来验证这种方法的优势。仿真结果表明了所提方法的有效性。

关键词：多智能体；一致性；PID（Proportional-integral-derivative）控制；线性矩阵不等式

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多智能体系统的二分异步脉冲跟踪一致性 Research Article

张玲忠1,李媛媛2,楼俊钢3,卢剑权4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第10期页码 1522-1532 doi: 10.1631/FITEE.2100122

摘要：

本文研究了多智能体系统如何通过实施异步脉冲控制输入实现分布式二分领导跟随一致性。所提出的异步脉冲控制方法不要求所有多智能体的脉冲信号同时发生。多智能体系统相邻节点之间的通信链路存在合作或竞争关系。在领导者控制输入非零的情况下，得到了在闭环多智能体系统中实现二分异步脉冲跟踪一致性的充分条件。本文讨论了更广泛的异步脉冲效应范围。所设计的控制器反馈部分可有效对抗脉冲扰动。给出了估计脉冲增益边界和异步脉冲区间的简单代数条件。最后，通过数值仿真验证了理论结果的合理性。

关键词：二分追踪；多智能体系统；异步脉冲；一致性

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脉冲控制下具有动态加入特性的多智能体系统一致性 Research Articles

胡翔1,张祖凡1,李传东2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000062

摘要：研究在原有多智能体系统中动态加入一些新智能体组后如何实现整个多智能体系统的状态一致性。分析在当前常见的不同网络拓扑形式下动态加入智能体组的可行性，并从理论上获得4种可行方案，其中一种方案在实际工业生产中是最佳的。然后，针对最佳方案进行多智能体系统的动力学建模。采用脉冲控制理论和李雅普诺夫稳定性理论，分析具有动态加入特性的多智能体系统实现状态一致的条件。最后，提供一个数值例子验证本文理论的实用性和有效性。

关键词：多智能体系统；网络拓扑；脉冲输入；动态加入特性；状态一致性

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具有异构时延的多智能体系统的领导-跟随同步 Research Articles

Branislav REH罧, Volodymyr LYNNYK

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000207

摘要：提出一种由时滞线性智能体组成的多智能体系统的领导-跟随同步算法。各智能体中存在的不同时滞会导致不收敛于零的同步误差。但是，可限制误差范数并给出误差边界。利用线性矩阵不等式对主要结果进行验证，且该问题的规模与智能体数量无关。通过案例对结果进行说明，强调稳定误差是由异构延迟引起的事实，并验证该算法在一定误差范围内有实现同步的能力。

关键词：多智能体系统；时滞；线性矩阵不等式

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输入饱和下多智能体系统最优一致性控制：一类非零和博弈方法 Research Article

李洪阳1,2,魏庆来1,2,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1010-1019 doi: 10.1631/FITEE.2200010

摘要：本文针对输入饱和下的多智能体系统，提出一种最优一致性控制方法。引入多智能体博弈理论，将最优一致性控制问题转化为多智能体非零和博弈。理论分析显示迭代控制律收敛到Nash平衡。仿真实验验证了所提方法的有效性。

关键词：最优一致性控制；多智能体系统；非零和博弈；自适应动态规划；输入饱和；脱策强化学习；策略迭代

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基于离散系统滑模控制的有限时间领导—跟随一致性 Research Article

宋睿卓1,2,邢适1,2,许镇3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1057-1068 doi: 10.1631/FITEE.2100565

摘要：研究了离散时间二阶多智能体系统在外部干扰约束下的有限时间领导—跟随一致性问题。首先利用自适应滑模控制理论，设计了一种新的有限时间一致性方案。自适应控制律是在传统滑模趋近律基础上改进设计的，其优点是减少抖振并保持对干扰的不变性。此外，通过给出一个离散李雅普诺夫函数，证明了离散时间二阶多智能体系统的有限时间稳定性。最后，数值模拟结果验证了理论分析的有效性。

关键词：有限时间；领导—跟随一致性；自适应滑模控制；多智能体系统

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基于一致性的三维多无人机高精度编队控制策略 Article

Mao-de YAN, Xu ZHU, Xun-xun ZHANG, Yao-hong QU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 968-977 doi: 10.1631/FITEE.1600004

摘要：本文提出了一种基于二阶一致性的多无人机编队控制策略，通过邻接通信，引入位置和速度协同变量来产生控制命令。提出了协同导航算法和协同控制算法，它们分别控制位置和姿态，联合二者可保持特定几何队形。整个编队系统包含三部分：六自由度无人机模型、协同导航算法、协同控制算法，编队控制策略是闭环和全状态的。协同导航算法是二阶一致性算法，给出期望的加速度、俯仰角速率和偏航角速率。协同控制算法综合考虑纵向和横侧向机动，通过推导状态方程来设计协同控制律。分析了编队的闭环稳定性，给出了稳定的充分必要条件。利用同步技术，抑制了位置数据中的测量误差，提高了控制精度。仿真中，三维编队飞行验证了所提编队控制策略的可行性和有效性。

关键词：多无人机；一致性；协同导航；协同控制；同步技术

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面向离散多智能体系统一致性问题的自触发鲁棒分布式模型预测控制方法 Research Articles

李佳琦1,王庆领2,苏延旭2,孙长银

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第8期页码 1068-1079 doi: 10.1631/FITEE.2000182

摘要：针对一类有界加性扰动下的非线性离散多智能体系统一致性问题，提出一种基于自触发鲁棒分布式模型预测控制的一致性算法。首先构造了一个新的代价函数，多智能体系统通过该函数进行耦合控制。为克服加性扰动，利用每个智能体的模型预测控制器迭代求解最坏情况下的局部最小—最大优化问题。然后，给出保证算法迭代可行性和闭环多智能体系统达到一致性的充分条件。对于每个智能体，设计了兼容性约束和一致性误差终端域。最后，通过仿真算例验证了所提算法的有效性和正确性。

关键词：一致性；自触发控制；分布式模型预测控制

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带有网络智能体的去中心化多智能体强化学习进展 Review Article

张凯清1,杨卓然2,Tamer BAŞAR1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第6期页码 802-814 doi: 10.1631/FITEE.1900661

摘要：多智能体强化学习长期以来一直是机器学习和控制领域的重要研究课题。最近在（单智能体）深度强化学习领域的进展重新唤醒了对多智能体强化学习的研究兴趣，尤其在理论分析方面。本文回顾这个大课题中的一个子领域：带有网络智能体的去中心化多智能体强化学习。在这一场景中，多个智能体在一个共同的环境中进行序贯决策，无需中心控制器的协调，且智能体被允许和它们在通信网络上的邻居交换信息。这样的一个模型在很多方向都有相关应用，包括机器人控制、无人车控制、移动传感器网络控制、智能电网，等等。本综述旨在覆盖和整理我们和其他科研人员在这一方向的相关工作。

关键词：强化学习；多智能体系统；网络系统；一致性优化；分布式优化；博弈论

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具有受控初始状态递归树的一致性分析及其拉普拉斯能量 Research Articles

洪美都,孙伟刚,刘苏雨,轩腾飞

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第6期页码 809-962 doi: 10.1631/FITEE.1900133

摘要：本文研究一类具有受控初始状态递归树的一致性问题。由拉普拉斯谱定义的网络一致性用于刻画含有噪声线性系统的一致性动力学。基于这类递归树的规则结构，得到拉普拉斯特征值连续两次迭代的递归关系，并由此得到一阶和二阶一致性的精确解。它们由所有非零拉普拉斯特征值的倒数和与平方和来定义。一阶和二阶一致性的幂律关于网络规模N分别为ln N和N。研究表明递归树初始节点数目越少，其一致性表现越好。最后，用数值例子研究一致性和拉普拉斯能量之间的关系，结果表明一阶和二阶一致性分别随拉普拉斯能量以指数和线性速率增长。

关键词：一致性；网络一致性；拉普拉斯能量

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基于非脆弱采样数据控制的非线性多智能体系统同步控制及其在电路系统中的应用 Research Article

Stephen AROCKIA SAMY1,Raja RAMACHANDRAN2,Pratap ANBALAGAN3,曹阳4

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第4期页码 553-566 doi: 10.1631/FITEE.2200181

摘要：设计了一个非脆弱采样数据控制方案，用于互连耦合电路系统（多智能体系统）的渐近同步标准。该方案对所考虑的多智能体系统在时变延迟情况下作同步分析。通过构建合适的李亚普诺夫函数，得出线性矩阵不等式成立的充分条件，确保多智能体领导者和跟随者系统之间的同步。最后，给出两个数值案例，展示了该控制方案的有效性和所提李亚普诺夫函数的较低保守性。

关键词：多智能体系统；非脆弱采样数据控制；时变延迟；线性矩阵不等式；渐近同步

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基于多智能体微分博弈的数据驱动协同一致控制 Research Article

石宇1,化永朝2,于江龙1,董希旺1,2,任章1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1043-1056 doi: 10.1631/FITEE.2200001

摘要：本文研究了多智能体微分博弈问题及其在协同一致控制中的应用。提出系统化的多智能体微分博弈构建和分析方法，同时给出一种基于强化学习技术的数据驱动方法。首先论证了由于网络交互的耦合特性，典型的分布式控制器无法充分保证微分博弈的全局纳什均衡。其次通过定义最优对策的概念，将问题分解为局部微分博弈问题，并给出局部纳什均衡解。构造了一种无需系统模型信息的离轨策略强化学习算法，利用在线邻居交互数据对控制器进行优化更新，并证明控制器的稳定性和鲁棒性。进一步提出一种基于改进耦合指标函数的微分博弈模型及其等效的强化学习求解方法。与现有研究相比，该模型解决了多智能体所需信息的耦合问题，并实现分布式框架下全局纳什均衡和稳定控制。构造了与此纳什解对应的等价并行强化学习方法。最后，仿真结果验证了学习过程的有效性和一致控制的稳定性。

关键词：多智能体系统；微分博弈；一致控制；数据驱动；强化学习

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具有极点区域约束的广义模糊系统的输出反馈控制

高丹,曹媛媛

《中国工程科学》 2006年第8卷第4期页码 63-67

摘要：

针对模糊广义系统，将动态输出反馈控制器设计问题转化为一组矩阵不等式的可行解问题，使得闭环系统不仅具有鲁棒性能，而且能把闭环系统极点配置在一个给定的圆形区域内，从而保证系统具有期望的动态性能。

关键词：模糊广义系统动态输出反馈线性矩阵不等式

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中心节点距离对树状网络一致性的影响

李达权,孙伟刚,胡鸿翔

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1349-1356 doi: 10.1631/FITEE.2200400

摘要：本文研究了两个中心节点之间的距离对网络一致性的影响。网络一致性由拉普拉斯特征值所量化，可用来衡量线性系统对外部噪声的一致性程度。为获得网络一致性关于距离的精确表达式，选取一类由网络参数控制的具有两个中心节点的树状网络。利用其规则的拓扑结构，得到一致性关于网络参数和网络规模的解析表达式。证明两个中心节点距离越短，度的差异性越大，网络一致性越好。在相同网络规模和距离下，最大的中心节点度差异会导致最优的一致性。最后，建立了网络一致性与平均路径长度之间的联系，发现它们呈线性关系。

关键词：一致性距离平均路径长度

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Convergence performance comparisons of PID, MRAC, and PID+MRAC hybrid controller

Dan ZHANG,Bin WEI

《机械工程前沿（英文）》 2016年第11卷第2期页码 213-217 doi: 10.1007/s11465-016-0386-x

摘要：

This study proposes a hybrid controller by combining a proportional-integral-derivative (PID) control and a model reference adaptive control (MRAC), which named as PID+MRAC controller. The convergence performances of the PID control, MRAC, and hybrid PID+MRAC are also compared. Through the simulation in Matlab, the results show that the convergence speed and performance of the MRAC and the PID+MRAC controller are better than those of the PID controller. In addition, the convergence performance of the hybrid control is better than that of the MRAC control.

关键词： proportional-integral-derivative (PID) control model reference adaptive control hybrid control convergence speed comparison