多智能体系统的协调控制研究综述
多智能体系统的协调与控制
多智能体系统的协调与控制在日常生活和工业生产中，我们经常会遇到多个独立的智能体（如无人机、机器人和交通工具），它们互相协作来完成任务。
这样的系统称为多智能体系统（MAS）。
多智能体系统在未来的智能制造、智慧城市、无人机控制等领域有着广泛的应用前景。
但是，多智能体系统需要解决的一大难题是如何在高度动态和不确定的环境中进行协调和控制。
一种有效的方式是通过分布式控制来实现多智能体系统的协调和控制。
在分布式控制中，每个智能体只与它周围的智能体通信，这样可以减少通信开销和延迟，并且可以提高系统的可扩展性和适应性。
分布式控制还可以使系统具有更好的稳健性和容错性，即如果某个智能体出现故障，整个系统不会崩溃。
分布式控制的关键在于合适的协议和算法。
当多个智能体竞争相同资源时，容易出现死锁、饥饿等问题。
这种情况下，需要设计合适的分配资源算法来避免这些问题。
例如，当多个无人机竞争同一个目标时，需要设计合适的规划算法来分配无人机的路径和任务，以有效地完成任务并避免碰撞。
除了资源竞争，多智能体系统还需要解决信息共享和协作的问题。
例如，在智慧城市中，多个交通工具需要共享实时的交通状况信息，以避免拥堵和事故。
在这种情况下，需要设计合适的信息共享和决策算法来使系统更加智能和高效。
在多智能体系统的协调和控制中，还需要考虑到对个体的个性化需求和能力的支持。
这涉及到个体的自身特征和局限性，如不同性能、能耗、传感器和执行器的类型和属性等。
因此，需要设计合适的个体识别和特征匹配算法来实现个性化调整和控制。
同时，多智能体系统的协调和控制还需要考虑到对环境和资源的适应性和可持续性。
在智慧城市的场景中，多个交通工具需要共享城市道路和资源，但这些资源有限且需要可持续使用。
因此，需要设计合适的资源优化算法和可持续性评估方法来实现资源持续利用和环境保护。
总之，多智能体系统的协调和控制是一个复杂的问题，需要设计合适的分布式控制算法、资源分配算法、信息共享和决策算法、个性化调整和环境优化等方面的算法和方法。
多智能体系统协同控制技术研究
多智能体系统协同控制技术研究引言随着现代信息技术的不断发展，多智能体系统的研究应用越来越广泛。
多智能体系统是指由多个独立的智能体（Agent）组成的一个整体，每个智能体都能独立地完成自己的任务，并通过相互作用、协作和竞争，完成系统整体的任务。
而系统的执行效果和性能则取决于所有智能体的协同工作能力。
因此，多智能体系统的协同控制技术是一个重要的研究方向。
一、多智能体系统协同控制技术的概念多智能体系统协同控制技术是指对多智能体系统进行协作控制所需的技术手段。
其中，协同控制是指利用通信、共享信息、协调和合作，使多智能体能够同时工作，并协同实现整体的控制目标。
这种技术应用广泛，例如智能交通、环境监测、无人机、机器人等。
二、多智能体系统协同控制技术的实现方法多智能体系统协同控制技术主要有以下几种实现方法：1. 集中式控制集中式控制是指通过一个中央控制器来协同多个智能体完成任务。
该方法的优点是易于控制和实现，但缺点是当中央控制器出现故障时，整个系统将会瘫痪。
2. 分布式控制分布式控制是指协作智能体通过局部通讯完成任务。
在这种情况下，系统中的每个智能体都有自己的局部控制器，且它们都能感知和影响周围的同伴智能体。
该方法的优点是可靠性高，但缺点是易于产生控制冲突，且需要协调所有智能体的任务，相对来说复杂度较大。
3. 混合控制混合控制是指将集中式控制和分布式控制同时运用在多智能体系统协同控制中。
该方法的优点是兼顾了集中式控制的可控性和分布式控制的可靠性，但其缺点是复杂度较高，且需要花费较多的人力和资金。
三、多智能体协同控制优化要强化多智能体系统的协同控制能力，可以通过多智能体协同控制优化来实现。
多智能体协同控制优化的目的是通过优化控制策略和算法，提高系统的控制性能和鲁棒性。
其中，最优化控制是一种常见的优化方法。
该方法是在满足系统约束条件下，为实现所需的最优控制目标而进行的优化问题，一般通过求解优化问题的最优解来实现。
基于多智能体系统的协调控制方法研究
基于多智能体系统的协调控制方法研究随着技术的不断发展，多智能体系统在日常生活中的应用愈发广泛。
一个多智能体系统是由多个相互独立的智能体组成的，每个智能体都具有自主决策能力和自治能力。
在多智能体系统中，各个智能体之间需要相互协调和合作，这就需要一个有效的协调控制方法来保证系统的稳定性和有效性。
因此，本篇文章将探讨基于多智能体系统的协调控制方法研究。
一、多智能体系统概述多智能体系统是由多个相互协作的智能体组成的系统。
每个智能体都是一个自主决策的个体，拥有自己的感知、推理、决策和执行能力。
在多智能体系统中，各个智能体之间通过信息交换和合作来实现共同的目标。
多智能体系统的应用范围非常广泛，包括无人机控制、交通控制、智能家居等等。
二、多智能体系统的控制问题在多智能体系统中，各个智能体之间的控制问题非常复杂。
首先，多智能体系统是一个动态的系统，智能体之间的关系和状态不断变化。
其次，每个智能体都是一个自主决策的个体，可能会存在互相干扰、矛盾和冲突等问题。
最后，多智能体系统中的行为很难预测，需要进行协调控制才能保证系统的稳定性和有效性。
三、基于多智能体系统的协调控制方法针对多智能体系统中的控制问题，研究人员提出了许多基于多智能体系统的协调控制方法。
例如，一些方法是基于集成型智能体的模型，这些智能体可以对系统状态和其他智能体的行为进行感知和分析，从而进行协调控制。
另外一些方法是基于分布式智能体的模型，这些智能体之间通过通讯来实现信息交换和协调控制。
最近，有一些深度学习方法被应用在多智能体系统的协调控制中。
例如，一些研究人员将深度强化学习方法应用在无人驾驶车辆的控制中，可以通过学习来实现多个车辆的协调控制。
此外，一些研究人员还将深度学习方法应用在智能家居系统中，通过学习来实现多个智能设备的协调控制。
四、多智能体系统的未来发展多智能体系统作为一种新兴的技术，其未来发展前景非常广阔。
目前，多智能体系统已经被广泛应用在无人机、交通控制、智能家居等领域。
多智能体系统中的自适应协同控制技术研究
多智能体系统中的自适应协同控制技术研究摘要：随着科技的不断进步和人工智能的快速发展，多智能体系统的研究日益受到关注。
多智能体系统中的自适应协同控制技术可以在无集中控制器的情况下实现多个智能体之间的协调工作。
本文对多智能体系统中的自适应协同控制技术进行了综述，包括自适应控制原理、自适应协同控制方法和应用实例等。
1. 引言多智能体系统是由多个具有自主决策和交互能力的智能体组成的系统。
与传统的单个智能体系统相比，多智能体系统具有更高的灵活性和复杂性。
然而，多智能体系统中智能体之间的协同工作非常关键，如何在无集中控制器的情况下实现多智能体的自适应协同控制成为了研究的热点。
2. 自适应控制原理自适应控制是一种根据系统的不确定性和变化来调整控制参数的控制方法。
在多智能体系统中，每个智能体通过收集环境信息来了解系统的变化情况，并根据这些信息对自身的控制参数进行调整，以实现整个系统的协同控制。
3. 自适应协同控制方法3.1 基于模型的方法基于模型的自适应协同控制方法通过建立多智能体系统的数学模型来进行控制设计。
该方法可以根据系统的动态特性和性能要求，设计出适应性参数调整策略，以实现多智能体系统的协同控制。
3.2 基于学习的方法基于学习的自适应协同控制方法通过机器学习算法来实现智能体的协同控制。
在这种方法中，每个智能体通过学习和经验积累来调整自己的行为，以实现多智能体系统的协同控制。
这种方法不依赖于系统的数学模型和准确的环境信息，具有很高的鲁棒性和自适应性。
4. 应用实例4.1 群体机器人协同控制群体机器人协同控制是多智能体系统中的一个典型应用。
通过自适应协同控制技术，可以实现多个机器人的协同工作，包括集群移动、环境感知、任务分配等。
这种方法在工业生产和救援等领域具有广阔的应用前景。
4.2 网络化交通系统控制随着智能交通系统的发展，网络化交通系统控制成为了研究的热点。
在网络化交通系统中，车辆通过通信网络相互之间进行信息交换和协同控制。
多智能体机器人协调控制研究及稳定性分析
多智能体机器人协调控制研究及稳定性分析一、本文概述Overview of this article随着科技的飞速发展，多智能体机器人系统在工业、军事、医疗等领域的应用日益广泛。
多智能体机器人协调控制作为该领域的核心问题，对于提升机器人系统的整体性能、稳定性和适应性具有至关重要的意义。
本文旨在深入研究多智能体机器人协调控制的相关理论与技术，并对其稳定性进行深入分析。
With the rapid development of technology, the application of multi-agent robot systems in industrial, military, medical and other fields is becoming increasingly widespread. The coordinated control of multi-agent robots, as a core issue in this field, is of great significance for improving the overall performance, stability, and adaptability of robot systems. This article aims to conduct in-depth research on the relevant theories and technologies of coordinated control ofmulti-agent robots, and analyze their stability in depth.文章首先回顾了多智能体机器人协调控制的发展历程和研究现状，概述了当前面临的主要挑战和问题。
在此基础上，文章提出了一种基于优化算法和一致性理论的多智能体机器人协调控制策略，并对该策略的实现细节进行了详细介绍。
多智能体系统协调控制一致性问题研究
多智能体系统协调控制一致性问题研究摘要：本文首先给出了多智能体系统协调控制一致性问题的发展情况，介绍了解决一致性问题的主要原理和适用范围，对一致性协议进行了总结，对一致性问题研究的主要领域进行了简单的概括。
文章最后对多智能体系统未来的发展方向进行了探讨和分析，提出几个具有理论和实践意义的研究方向。
关键词：分布式人工智能；多智能体系统；协调控制；一致性问题1. 引言多智能体系统在20世纪80年代后期成为分布式人工智能研究中的主要研究对象。
研究多智能体系统的主要目的就是期望功能相对简单的智能体之间进行分布式合作协调控制，最终完成复杂任务。
多智能体系统由于其健壮、可靠、高效、可扩展等特性，在计算机网络、机器人、电力系统、交通控制、社会仿真、虚拟现实、军事等方面有着广泛应用［1-3］。
智能体的分布式协调合作能力是多智能体系统的基础，是发挥多智能体系统优势的关键，也是整个系统智能性的体现。
在多智能体分布式协调合作控制问题中，一致性问题作为智能体之间合作协调控制的基础，主要是研究如何基于多智能体系统中个体之间有限的信息交换，来设计的算法，使得所有的智能体的状态达到某同一状态的问题。
一致性协议问题作为智能体之间相互作用、传递信息的规则，它描述了每个智能体和与其相邻的智能体的信息交换过程。
近年来，一致性问题的研究发展迅速，包括生物科学、物理科学、系统与控制科学、计算机科学等各个领域都对一致性问题从不同层面进行了深入分析，一致性问题作为智能体之间合作协调的基础，受到越来越多研究者的关注，成为系统与控制领域的一个重要研究课题。
2. 多智能体系统协调控制中一致性问题阐述2.1图论基础知识图论和矩阵论是一致性问题研究分析中非常重要的工具，很自然的会想到用图论相关知识来表示多智能体相互间传递信息的过程。
如果用G = (V ,E)来表示一个图，其中V表示非空顶点的集合，E V2表示节点对组成的边的集合。
假设集合V中共有n个节点，切编号为i・口2,..., n?。
多智能体系统中的协同控制研究
多智能体系统中的协同控制研究在当今科技迅速发展的时代，多智能体系统的协同控制成为了一个备受关注的研究领域。
多智能体系统是由多个具有一定自主决策和行动能力的智能体组成的集合，这些智能体通过相互协作和交互，共同完成复杂的任务或实现特定的目标。
协同控制的目的就是要设计合适的策略和机制，使得这些智能体能够高效、协调地工作，以达到整体系统的最优性能。
想象一下，一群无人机在执行搜索和救援任务，或者一群机器人在工厂中协同完成生产线上的操作。
在这些场景中，每个智能体都有自己的感知、决策和执行能力，但它们需要相互配合，才能更好地完成任务。
这就需要协同控制来发挥作用。
多智能体系统中的协同控制面临着许多挑战。
首先，智能体之间的通信可能会受到限制，例如带宽有限、延迟、噪声干扰等。
这就使得信息的传递不及时、不准确，从而影响协同效果。
其次，每个智能体的模型和性能可能存在差异，它们对环境的感知和理解也不尽相同，这就需要在协同控制中考虑到这些个体的特性。
此外，环境的不确定性和动态变化也会给协同控制带来很大的困难，比如突发的障碍物、目标的移动等。
为了解决这些问题，研究者们提出了各种各样的协同控制方法。
其中，一致性算法是一种常见的方法。
一致性算法的基本思想是让所有智能体的状态逐渐趋于一致，例如速度、位置、方向等。
通过智能体之间的信息交互和调整，最终实现整个系统的协同运动。
另一种重要的方法是基于分布式优化的协同控制。
在这种方法中，每个智能体都有自己的局部目标和约束，同时它们需要考虑整个系统的全局目标。
通过分布式的计算和信息交换，智能体们能够共同优化系统的性能，实现协同控制。
除了上述方法，还有基于博弈论的协同控制、基于强化学习的协同控制等。
博弈论可以用来分析智能体之间的竞争和合作关系，从而设计出更合理的协同策略。
强化学习则可以让智能体通过与环境的交互和试错，自主学习到最优的协同行为。
在实际应用中，多智能体系统的协同控制有着广泛的前景。
多智能体系统中的协调决策与控制研究
多智能体系统中的协调决策与控制研究随着人工智能技术的不断发展，多智能体系统在各个领域中的应用越来越广泛，如无人驾驶、智能交通、军事作战等等。
多智能体系统中的协调决策与控制是一个重要的研究方向，旨在实现多机器人或多智能体之间的协同工作，提高系统的整体效能。
本文将从多智能体系统的定义、协调决策的方法和控制策略等方面进行介绍。
一、多智能体系统的定义多智能体系统是指由多个智能体组成的一个系统，每个智能体都可以通过自身的感知、决策和行动，与其他智能体协同工作，完成特定的任务。
智能体具有自主性、协同性和适应性等特点。
多智能体系统的复杂性远远超过单个智能体系统，因此，实现多智能体系统的协同决策与控制是一个相对困难的问题。
二、协调决策的方法在多智能体系统中，各个智能体之间相互依赖，需要进行协调，以达到整个系统的目标。
目前，常用的协调决策方法主要有集中式方法、分布式方法和混合式方法。
1、集中式方法集中式方法是指通过指定一个中心智能体进行决策，并将决策发送给其他智能体进行执行。
这种方法的优点是控制逻辑简单，容易理解和实现；缺点是中心化的系统易受单点故障和攻击，同时通信量也会增加。
2、分布式方法分布式方法是指在多个智能体之间通过通信和协商来共同决策。
这种方法的优点是系统结构分散、容错性强，并且可以适应环境的变化；缺点是决策时间长、难以保证全局最优解。
3、混合式方法混合式方法是指将集中式方法和分布式方法相结合，通过更加灵活的机制来实现多智能体之间的协同决策。
这种方法可以充分发挥各自的优点，提高系统的性能和效率。
三、控制策略在实现多智能体系统的协同工作中，控制策略起着至关重要的作用。
常用的控制策略有强化学习、最优化方法、协同控制等等。
1、强化学习强化学习是指智能体通过与环境交互，通过试错的方式从环境中学习并调整策略。
这种方法适用于多智能体环境下的决策问题，可以不断优化策略和决策效果。
2、最优化方法最优化方法是指通过优化目标函数，寻找最优决策的方法。
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多智能体系统的协调控制研究综述文章编号: ??多智能体系统的协调控制研究综述苗国英马倩。
摘要引言近年来,多智能体系统的协调控制在多机器人合作控制、交通车辆控制、无在落叶飘飞的秋天,人们经常看见大雁排着整齐的“人”字型队人飞机编队和网络的资源分配等领域有伍迁徙到南方;在阴暗潮湿的环境下,细菌部落聚集而生;夏天池塘着广泛的应用,成为当前控制学科的一的青蛙同时发出“哇哇”的叫声;夏日的一群萤火虫同时发出一闪一个热点问题.首先介绍了多智能体系统的研究背景、智能体的概念和相关的图亮的光线;自然界中成群的蜜蜂,事先没有商量建筑蜂巢的蓝图,但论知识:然后从多智能体系统协调控制是它们各自搬运泥土,筑成了坚固的蜂巢;在海洋中某些鱼类,具有包含的几个问题入手,即群集问题、编队规则队形聚集在一起运动,当发现新的食物来源或者受到外部攻击控制问题、一致性问题和网络优化问题等,对其国内外的发展现状进行了总结时,原来规则的队形被打乱了,但是在没有外界力量的介入下,一段和分析;最后,给出了多智能体系统有待时间之后,这群鱼类又建立了规则的队形聚集在一起运动,如图是解决的一些问题,以促进对多智能体系统协调控制理论与应用的进一步研究.摄影师在南极拍摄到企鹅捕猎前群集鱼类的图片.自然界中的这些关键词自组织现象在没有集中中央控制的条件下,是什么样的工作机制,使多智能体系统;一致性;队形控制;得内部个体相互感知和交换信息,从而外部表现出规则而有序的智群集/蜂拥能行为运动并且这种智能行为是单个个体所不能达到的,因而这中图分类号些现象引起了生物学家的兴趣.生物学家试图了解这些自然界生物文献标志码系统内部的工作机制,期望把这些理论应用到实际的系统中,为一些新出现的系统,例如交通车辆系统、机器人编队系统、无人飞机或者水下航行器系统等复杂智能系统提供理论指导.生物学家最初使用模拟仿真实验的方法,不能在理论上真正揭示这些生物界自组织现象的本质.收稿日期 ?资助项目教育部高等学校博士学科点专项科研基金作者简介苗国英,女,博士,讲师,主要研究方向为多智能体系统的协调控制..图摄影师在南极拍摄到企鹅捕猎前群集鱼类的图片南京信息工程大学信息与控制学院,南京,. ,南京理工大学自动化学院,南京, 苗国英,等.多智能体系统的协调控制研究综述...在计算机和工程领域,随着它们的发展,早期的行研究,可谓欣欣向荣、百花齐放,得到大量颇具价集中式和分布式计算系统不能处理越来越复杂和规值的研究结果.例如香港城市大学的 . .模越来越大的实际问题. 世纪年代以后,分布教授和陈关荣教授,香港中文大学的黄捷¨式人工智能方法出现,能够解决当时的问题,得到了教授,中国科学院的陈翰馥】‘。
教授、郭雷¨教授、程代展】教授、张纪峰教授和洪奕光教授,北京迅速的发展.但是这种分布式人工智能有其缺点,就是低层子系统个体之间的相互作用方式是被高层系大学的王龙教授,上海交通大学的汪小帆教统根据任务预先设定好的,采用“自上而下”的分析授,北京航空航天大学的贾英民教授,南开大学的陈增强¨教授,东南大学的田玉平教授和曹进方法,因此缺乏灵活性,很难为实际中的复杂大系统建模.为了克服上述的缺点,美国麻省理工学院的德。
教授,南京理工大学的徐胜元教授等.最早提出了智能体的概念,同时把智能体的概念和相关图论知识生物界个体社会行为的概念引入到计算机学科领. 智能体的概念域.这时,生物学和计算机科学领域发生了交叉.所多智能体系统是由一系列相互作用的智能体构谓的智能体可以是相应的软件程序,也可以是实物例如人、车辆、机器人、人造卫星等. 成,内部的各个智能体之间通过相互通信、合作、竞争等方式,完成单个智能体不能完成的,大量而又复近些年来,由于生物学、计算机科学、人工智能、杂的工作.多智能体系统有以下特点:控制科学、社会学等多个学科交叉和渗透发展,多智每个智能体都有独立的决策、计算能力以及能体系统越来越受到众多学者的广泛关注,已成为独立的通信能力,但是自身的感知能力又是有限的,当前控制学科的热点问题.对多智能体系统的研究只能根据局部邻居的信息作出判断.例如,用一组机成果日益增多.在《、《器人完成某个地方的地面情况勘察,每个机器人通、、过自身携带的传感器获取自己周围地面的信息,然、后把这些信息进行融合,于是这一组机器人获得地等工程和控制学科国际权威期刊上,都面信息比单个机器人获得的地面信息全面.有对多智能体系统协调控制最新的研究成果.来自多智能体系统中采用大规模的分布式控制,众多学科的知名学者,从不同的学科角度研究了多不会因为个别智能体之间的通信故障,而影响整个智能体系统的协调控制.据文献的统计, 年多智能体系统的运行,因而具有更好的灵活性和可月年月在期刊《 .扩展性.例如,现在的互联网就是一个多智能体系上发表的篇文章中,与多智能体统,不会因为某些路由器的损坏,而影响网络的通相关的论文达到篇.自年以来,很多国际论信.这种分布式控制的方式,与集中式控制相比,具坛和会议都有多智能体系统方面的论文,例如在国有更强的鲁棒性.在工业成本上来讲,分布式控制的际会议“”和“工业成本要小于集中式的工业成本.例如,在工业”中,都有多智能体系统相关上,往往一些简单而且价格低廉的设备相互协调作的专题报告.即将于年在南京举办的第届用,从而取代工业中价格昂贵、结构复杂的大设备,中国控制会议征稿通知中,把“多智能体系统与分布大大节省了工业成本.式控制”作为一个专门的方向进行征稿,可见多智能每个智能体以自己的利益达到最大化为自体系统备受关注.国内的很多高校及科研院所开展己的行动和决策准则.当面临决策的时候,每个智能了多智能体系统课题的深入研究,例如北京大学、清体都会让自己的利益达到最大化.例如在有限的资华大学、中国科学院、南开大学、上海交通大学、华中源下,智能体之间会抢夺有限的资源.科技大学、东南大学、北京航天航空大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学等.. 图论众多知名学者致力于多智能体系统的研究,例现实中的多智能体系统,具有个体的数量多,且如美国的、. 、 .它们之间的相互作用关系复杂,构成一个巨大的网和 . ¨ ,新加坡的学者 .络结构.因而,很多学者在研究多智能体系统时,把它建模成图,再利用现有图论的知识,解决多智能体等.同时,国内的众多学者对多智能体系统进曲未压露葶学报:自然科学版, , : : ,,: 系统的协调控制的有关问题.下面就介绍一下基于多智能体系统的图论的相关知识.为了方便说明图论的知识,假设一个多智能体系统中含有个智能体,例如用一组机器人完成某些任务,每个机器人可以看作是一个智能体.用阿拉伯数字对这组智能体编号,用数字表示指定的图智能体是全局可达的第个机器人即第个智能体,用数字表示第 .个智能体,同样的用数字表示第个智能体.用 , , , , 表示智能体的集合.如果第个机多智能体系统的协调控制研究器人向第个机器人进行信息传递时,用,表示智能体和智能体之间的边,如图所示.从控制理论的角度来看,由于各智能体之间的智能体到智能体没有信息的传递,则智能体到合作、竞争、通信等关系能刻画复杂大系统内部的本智能体不存在边.用 , , , , 表示质特性,所以多智能体系统能为复杂大系统提供建图中所有边的集合.用表示智能体和智模思想,成为前复杂系统理论中一个重要的研究方能体边上的连接权重.从以上定义可以看出一存向.例如在文献中,在军事上,传统的战争模型是兰切斯特方程,即用一组微积分方程在的充分必要条件是智能体和智能体存在边表示的数学模型.这种模型的优点是比较形象且容, ,其中, ,?, ,, ,?, .用易操作,而且从方程中可以清楚地看到各种可量化表示这个多智能体系统的加权邻接矩阵,其中凡表示智能体的个数.用 , , 表示这个因素和作战损耗的约束关系.缺点是,把战争建模成一个确定系统,即对于兰切斯特方程来多智能体系统对应的图.与第个智能体存在边的智讲,只要给定了初始条件,解方程得到结果,即战争能体所成的集合,称为智能体的邻居,表示为的结局.其实,现实中的战争是一个时刻动态变化而√∈ .例如在图中,智能体的邻居是智又及其复杂的系统,所以用这类数学模型是难以刻能体 .对于智能体 ,定义智能体的人度为画的.而对于多智能体系统来讲,智能体之间的协∑,智能体的出度为。
调、合作、竞争等方式,能使智能体获取时刻变化的信息,能形象地刻画现实系统的内部特性,是采取∑ .当。
时,称加权有向图为“自下而上”的分析方法,能很好地为复杂的大系统平衡图.有向图的拉普拉斯矩阵定义提供建模方法,同样也为现实中的战争提供很好的为 ? ,其中 ,?,建模方法., 表示智能体的总数,如在图中, 为 .随着工业和经济的发展,人们越来越关注各个从上述拉普拉斯矩阵的定义可以看出, 存在一个智能体之间相互协调合作而不冲突的完成任务,因零特征根, .当有向图是平衡图时,则此多智能体系统的协调控制显得非常重要 .在多 .在有向图中,如果从任何智能体出智能体系统的协调控制中,基本而又重要的问题是发,都有一条有向路径到达智能体 ,称智能体是全群集问题/、队形问题局可达的.例如,图中,智能体是全局可达的. 和一致性问题 .. 多智能体系统的群集问题多智能体系统的群集问题 /是通过智能体之间的相互感知和作用,产生宏观上的整体同步效应,称作是涌现行为.例如,前文例子中的蜜蜂筑巢、成群的鱼共同的觅食图拓扑对应的有向图和逃避天敌等行为. 世纪年代以前,对生物界.的群集现象的研究只局限于根据长期的观察,得到苗国英,等.多智能体系统的协调控制研究综述 ,.研究结果.由于计算机技术的发展,推动了对群集现体之间的通信方式,最终使各个智能体的状态满足模型的条规则.例如,在有向切换拓扑和外界象的深入研究.文献推动了对群集的研究发展.在年,在文献中基于仿真实验的环境的约束下,文献设计了自适应的群集算法.方法研究了鸟类个体之间的行为,在仿真实验的时. 多智能体系统的队形问题候,提出了鸟类在运动的过程中所遵循的条规则对多智能体系统的队形控制模型 :研究最早起源于生物界 ?.人们观察到自然界群居与周围的同伴密切保持在一起,即向飞行的的捕食者通常是排成一定的队形捕获猎物,某些动中心靠拢 ;物排成一定的队形抵抗攻击,这是达尔文进化论中避免与周围的同伴碰撞,要求各个体之间保的自然选择的结果,适者生存,自然界中的群居的动持一定的距离,即避免碰撞;物采用队形的方式有利于自身的生存.受自然界队与周围的同伴速度保持一致,即速度匹配形思想的启发,多机器人队形问题、无人飞机编队、 .人造航天器编队和多车辆系统等,引起了国内外学年, 等将模型进行了简化,者的极大兴趣.提出了一个简单的离散模型来模拟生物界大量粒子多智能体的队形控制问题是指,一组多智能体的自治运动.文献只是用计算机进行了模拟自通过局部的相互作用通信、合作、竞争 ,使它们在然界鸟类的运动,而文献是把鸟类运动建模成运动过程中保持预先指定的几何图形,向指定的目简单的离散模型称作是模型 ,其优点是可标运动,要求每个智能体在运动的过程中,各智能体以借助数学工具,研究鸟类的运动.在模型中之间保持一定的距离避免发生碰撞,在运动的道路假设所有的智能体速度的大小是一样的,第个智上能绕过障碍物.多智能体系统的队形问题与多智能体速度更新的方向用下式表示:能体系统的群集问题的区别是,队形问题要求智能 ,体之间在运动的过程中保持预先给定的几何图形.其中,/多智能体系统的队形问题在航天、工业、交通和娱乐表示时刻所有智能体速度的平均等领域都有广泛的应用前景.例如,用一组智能的机方向, 表示噪声干扰.可以看出,式是非线性器人编成合理的队形,代替士兵在极度恶劣的环境的算法.中执行人员搜求救援、侦查和排雷等工作.在航天领模型的提出引起了众多学者的关注.在域,把人造卫星进行合理的编队,其功能远远超过了年,等将模型的式非线卫星相加的功能之和.其他如日本的机器人足球比性算法进行线性化得到如下的算法:赛等.多智能体系统的队形控制主要解决的是以下南、 ,问题 :其中,凡表示时刻多智能体系统中个体的总数.各智能体之间如何相互作用,才能生成指定由于线性化以后,可以用经典的线性系统理论处理的队形;多智能体系统的相关问题,促进了多智能体系统的在队形移动的过程中,智能体之间是如何相发展. 等利用图论、矩阵理论和动态系互作用,才能保持指定队形的;统理论,给出了文献一致性问题的理论分析,指在运动的过程中,队形中的个体如何才能躲出了在有界区域内网络拓扑保持联合联通的条件避障碍物;下,各智能体位置和速度的运动方向趋于一致.在文当外界环境突然改变时,如何自适应地改变献中,虽然把大量粒子的自治运动建模成一个队形或者保持队形,以适应环境.离散模型,但是处理方法仍然是用仿真实验的方法,研究多智能体系统的编队控制常用的方法第而在文献中,利用理论分析的方法,为在本质上种是基于行为的方法?揭示多智能体系统群集现象打下了基础.,是由一系列行为控制器组成,每个行文献和给出了群集的若干问题的研为都有自己的目标和内部状态,其输入可以是智能究现状,文献给出了蜂拥控制的研究.目前很多体自身的信息,也可以是邻居智能体输出的信息,设学者研究群集问题的时候,主要关注如何设计智能曲荣信盛学学报:自然科学版, , :. :,,:计智能体之间的基本行为,使智能体的整体行为满人排成特定的队形,完成某个地域的地面扫雷工作,足所期望的队形.这种方法的优点是灵活性、并行性突然一个机器的零件更换导致不能运行,其他的几个机器人意识到这个突发状况,首先对这种情况达和实时性好,其缺点是智能体之间局部行为很难设计满足指定的队形,在设计的局部行为规则下,多智成共同的认识即一致性,然后才能做出决定,调整队能体系统的稳定性很难保证.第种方法是虚拟结形,继续完成扫雷任务.所以,一致性问题是多智能体系统协调合作控制问题的一个首要和基本的条构法 ,把多智能体系统的队形看作是一个虚拟结构,每个智能体看作是虚拟结构件,是非常有必要进行研究的.根据上文的介绍,多智能体系统中的群集问题上位置固定的一点,当队形移动的时候,每个智能体和编队控制中,只考虑位置靠拢和速度匹配问题,就跟踪虚拟结构上对应的固定点即可.第种方法是势能场的方法,是利用物理学是一致性问题.群集问题和编队问题最后都要化为多智能体系统的一致性的相关问题.因此,从另外一上的吸引力和排斥力的概念,即目标对各智能体存个角度说明了一致性问题是多智能体系统的协调合在吸引力,障碍物对各智能体存在排斥力,各智能体作控制的一个基本和首要问题.在吸引和排斥的合力的最小势能方向运动.有很多在世纪年代,多智能体系统的一致性问学者研究队形控制的时候,是上述几种的方法的结题最早在统计学和管理学中被研究 ,其借助随机合.文献和文献给出了多智能体系统队形分析的工具分析了这一问题.近些年来,由于文献控制中的若干问题的研究发展现状. 和的出现,推动了对多智能体一致性问题下面给出多智能体系统队形问题的一个应用例的研究. 年, . 等建立了研究多智子 .考虑由个机器人组成的动态系统,每个机能体系统的理论框架.其中考虑每个智能体的连续器人动态满足方程动态方程如下: ,,?, , ,其中和分别是第个机器人的位置和状其中是第个智能体的状态, 是第个智态输入,目标是使这组机器人排成一定的队形,形成能体的控制输入.设计智能体之间的算法为的队形由各个机器人的相对位置表示.假设第个机器人和第. 个之间期望的距离为位置矢量,,即∑一.在上述算法下,一阶多智能体?。