多智能体系统可控性研究

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1、摘要本文研究多智能体系统中的可控性问题。可控性问题是群体协调控制领域的一个新兴的但又十分重要的研究课题。本文的主要研究内容和贡献包括：1．针对连续时问多智能体网络系统和一类常用的通信协议，针对无向图深入细致地研究了在固定拓扑条件下，相异智能体之间存在定常单一通信时滞和定常多通信时滞情况下系统的可控性问题。利用将时滞系统转化为其等价的无时滞系统的方法，并结合矩阵理论、代数图论等相关知识分别得到系统在单积分器和双积分器模型下，解决可控性问题的数学代数条件，得出内部个体的最终状态只依赖于网络结构而与通信时滞无关的结论，并在理论上加以证明。另外针对有向图描述的单向通信拓

2、扑关系的多智能体系统，获得了解决可控性问题的代数条件。最后给出了数字仿真以证明如何使系统在具有通信时滞时解决可控性问题。2．本文针对一类有多个领航者的时离散群落系统模型，利用与时连续网络系统类似的方法，研究了系统的最终状态与网络结构、通信时滞的关系。3．从图形拓扑学角度研究了多智能体系统的可控性问题。从点的邻域集合出发，通过引入直接相同的父结点集合和间接相同的父结点集合，给出了一种快速判定系统不可控的新的简单方法。4．针对一类不可控的多智能体系统，通过为原系统内某些智能体之间的通信通道选择适当的权重，使得原先的不可控系统能够解决可控性问题。关键词：多智能体系统；

3、可控性问题；定常拓扑；通信时滞AbstraetThispaperstudiescontrolhbilityproblemsofmulti-agentsystems．Controlhbilitytheoryisanemergingandfundamenta1researchtopicincoordinatedcontrolofmulti-agentsystems．Then】amresultsandcontributionsofthispaperareasfollows：1．Thispaperstudiescontrollabilityproblemsforeont

4、inuous-tin呛multi-agentsystemswhichdescribedbyundirectedinterconnectiongraphswithakindofregularprotocol,wherethecommunicationbetweendifferentagentsareunderfixedtopologyandwithfixedsingletime-delayorfixedmultipletime—delays．Wefirsttransformthetime—delaysysten'毽intotheirequivalentnon-de

5、layedsystems，and＆nbymnnegativematrixtheoryandalgebraicgraphtheory,wederivesomealgebraicconditioraforthesolvabilityofcontrolhbilityproblemsundersingle--integratordynamicsanddouble--integratordymmics．Weobtaintheconclusionthatthefinalstatesofintermlagentsaleindependentoftime—dehysbetwee

6、nthem．Theoreticalresultsarepresentedtosupporttheresults．Wealsostudythemulti-agentsystermwithunidirectionalcommunicationbetweenSon'lleagentswhichdescribedbydirectedinterconnectiongraphs，thenderiveSOmeconditiomforthesystemswithunidirectionalcommunicationtopobgytobecontrollable．Atlast,w

7、egivenunm'icalsimulationstoillustratehowtocontrolthesystemtosolvecontrollabilityproblems．2．Thispaperstudiesadiscrete-timemodelofaclassofmulti-agentsystemswithn']ol'eleaders．Weinvestigatetherelationsarmngfinalstates，communicationtopology,andtime—delaysbyusingthesimilarmetedforcontinuo

8、us-timenetwo