多智能体系统编队控制相关问题研究综述

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1、第28卷第11期控制与决策2013年11月Vol.28No.11ControlandDecisionNov.2013文章编号:1001-0920(2013)11-1601-13多智能体系统编队控制相关问题研究综述王祥科,李迅,郑志强(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙410073)摘要:首先梳理了编队控制研究的脉络,介绍了3种经典的编队控制方法,即跟随领航者法、基于行为法和虚拟结构法的研究思想;接着综述了近年来发展的,包容了上述3种方法且基于图论的编队控制理论的研究成果,包括多智能体系统图论的建模,基于代数图论和基于刚性图论的多智能体编

2、队控制律设计、编队构型变换等方面的研究成果;然后从图论结果出发,回顾了与编队控制密切相关的一致性、聚集/同向、群集/蜂拥和包络控制的最新进展;最后,为了促进多智能体系统在实际中的应用,指出了多智能体编队控制研究中有待解决的若干问题.关键词:多智能体系统；编队控制；一致性；聚集/同向；群算/蜂拥；包络控制中图分类号:TP24文献标志码:ASurveyofdevelopmentsonmulti-agentformationcontrolrelatedproblemsWANGXiang-ke,LIXun,ZHENGZhi-qiang(Collegeo

3、fMechatronicEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073,China．Correspondent：WANGXiang-ke，E-mail：xkwang@nudt.edu.cn)Abstract:Firstly,thefundamentalsequenceofideasofformationcontrolisinvestigatedwithintroductionsonthreeclassicformationcontrolm

4、ethods,i.e.,theleader-followermethod,thebehaviorbasedmethod,andthevirtualstructuremethod.Inaddition,theresultsoftherecentlydevelopedgraph-basedmethodarereviewed,whichembodiestheabove-mentionedthreemethods,includingthemodelingofmulti-agentsystembygraphs,thealgebragraphtheoryb

5、asedandtherigidgraphtheorybasedformationcontrollawdesignsandshapetransformationsbetweendifferentformationpatterns.Then,intheviewofthegraphtheory,therecentdevelopmentsofconsensus,rendezvous/alignment,swarming/flockingandcontainmentcontrolarereviewed.Finally,towardstothepractic

6、alapplications,sometopicswhichmightbeinterestingforfutureinvestigationareraisedaswell.Keywords:multi-agentsystem；formationcontrol；consensus；rendezvous/alignment；swarming/flocking；containmentcontrol0引引引言言言性;具有较大的冗余,比单个智能体有更好的容错性很久以来,人们就注意到自然界的诸多群体行和鲁棒性;能够更有效地完成(单个智能体无法完成为,并展开了

7、较为详尽的分析和研究[1-4].例如生物界的)任务;完成同样任务的多个智能体,一般成本低廉,昆虫、鸟和鱼群等协作捕食、共同抵御入侵者等行为,比单个性能优良但是成本昂贵的智能体更具有经济又如物理中粒子的自组织、自激励等行为,都显示出效益等.因此,近十年来多智能体系统已经发展成为某种群体特质.随着嵌入式计算和通信能力的提高,控制领域和机器人领域的重要研究方向.以及分布式或者非集中式思想的发展,人们越来越编队控制是当前多智能体系统研究的热点问题.认识到多智能体系统的合作能够以更小的代价完成它指多个智能体组成的团队在向特定目标或方向更复杂的任务.相比于

8、单个智能体,多智能体系统,尤运动的过程中,相互之间保持预定的几何形态(即队其是分布式多智能体系统,具有很多明显的优点[5-12].形),同时又要适应环