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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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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。提出脱策强化学习方法，在系统模型未知情况下获得Nash平衡解；引入评判神经网络和执行神经网络实现所提方法。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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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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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。

关键词：二分追踪；多智能体系统；异步脉冲；一致性

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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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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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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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基于梯度跟踪和分布式重球加速的分布式随机优化算法 Research Articles

孙碧皓1,胡锦辉1,夏大文2,李华青1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第11期页码 1463-1476 doi: 10.1631/FITEE.2000615

摘要：由于在机器学习和信号处理中的广泛应用，近年来分布式优化得到良好发展。本文致力于研究分布式优化以求解目标函数全局最小值。该目标是分布在个节点的无向网络上的平滑且强凸的局部成本函数总和。与已有工作不同的是，我们使用分布式重球项以提高算法的收敛性能。为使现有分布式随机一阶梯度算法的收敛加速，将动量项与梯度跟踪技术结合。在真实数据集上的数值实验证明了该算法的有效性和正确性。

关键词：分布式优化；高性能算法；多智能体系统；机器学习问题；随机梯度

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多智能体协作与博弈展望：挑战、技术和应用 Perspective

刘瑜1,李徵2,姜智卓2,何友1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1002-1009 doi: 10.1631/FITEE.2200055

摘要：近年来，多智能体系统在解决复杂环境中各种决策问题方面取得显著进步，并已实现与人类相似甚至更好的决策性能。本文从任务挑战、技术方向和应用领域3个角度简要回顾多智能体协作和博弈相关技术。首先回顾近期多智能体系统工作中的典型研究问题和挑战，然后进一步讨论关于多智能体协作和游戏任务的前沿研究方向，最后对多智能体协作与博弈的应用领域进行重点展望。

关键词：多智能体；博弈论；集体智能；强化学习；智能控制

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一种用于判断分布式网络中故障节点的自主故障诊断及决策算法 Article

Adel KHOSRAVI,Yousef SEIFI KAVIAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第9期页码 885-896 doi: 10.1631/FITEE.1500176

摘要：概要：本文致力于处理具有任意易错节点及健康接入点的分布式无线网络（distributed wireless networks, DWNs）的故障诊断一致性（fault-diagnosis agreement我们提出一个新算法，可在无故障成员间对其中失效节点的认定达成一致。该算法为完全链接分布式无线网络而设计，同时易于改造为适用于部分链接网络。本文的贡献在于通过在所有无故障成员中检测同一失效单元列表，来减少拜占庭协议过程的比特复杂度，从而将恶意单元从其它协商进程中移除。同时，每个健康单元均对本地恶意单元列表进行检测，从而减少了网络中的包传输。本文提出的算法在2t+1个包传输轮次中解决了FDA问题，其单个无线节点的比特复杂度为O(nt+1)。

关键词：故障诊断；决策；拜占庭协议；分布式无线网络；一致性

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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。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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带多局部约束的改进push-sum框架分布式优化及其在智能电网中的应用

徐谦,俞楚天,袁翔,韦梦立,刘洪喆

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第9期页码 1253-1260 doi: 10.1631/FITEE.2200596

摘要：本文研究了带,N,个非一致闭凸集约束的分布式优化问题，目的是在固定的不平衡图上设计一个相应的分布式优化算法解决该问题。为此，在改进的push-sum框架下，本文设计了新的分布式优化算法，并在强连通图的假设下给出了其严格的收敛分析。最后，仿真结果证明了所提算法的良好性能。

关键词：分布式优化非一致约束改进push-sum框架

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无线传感网络环境下基于信息新鲜度约束的事件触发卡尔曼一致性滤波算法 Research Articles

王蕊1,李雅辉1,孙辉1,张友民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.2000206

摘要：提出一种新的基于无线传感网络的事件触发卡尔曼一致性滤波（ET-KCF）算法。该算法基于信息新鲜度，通过计算采样信息的信息年龄（age of information，AoI）度量信息的新鲜度。该算法集成传统的事件触发机制、信息新鲜度计算方法和卡尔曼一致性滤波（KCF）算法，可以更有效地估计飞机舱内的污染物浓度。该方法还考虑了数据包丢失和通信路径丢失对信息传输的影响，提出一种基于AoI约束的ET-KCF阈值选择方法，将每个数据包的AoI与系统最小平均AoI比较。该方法减少了对过期信息的传输，大大降低了网络能耗。最后，利用李雅普诺夫稳定性理论和矩阵理论证明了算法的收敛性。仿真结果表明，与现有KCF算法相比，该算法具有更好的容错性，与其他ET-KCF算法相比，其功耗更低。

关键词：分布式卡尔曼一致性滤波；事件触发机制；信息年龄（AoI）；稳定性分析；能量优化

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多智能体分布式智能控制在VAV空调系统中的应用

张宏伟,吴爱国,盛涛

《中国工程科学》 2006年第8卷第7期页码 58-62

摘要：

针对变风量（VAV）空调系统的特性，将VAV系统分解为多个智能体，提出了基于多智能体技术的分布式智能控制方法，有效地解决了变风量空调系统回路间的解耦和协调问题。建立了VAV系统的动态仿真程序，仿真结果表明该控制方法是有效的。

关键词：变风量智能体多智能体系统分布式智能控制

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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