领导-跟随多智能体系统的滞后一致性

谢媛艳; 王毅; 马忠军

doi:10.7498/aps.63.040202

摘要

近年来，随着应用的需要和技术的发展，多智能体系统的一致性逐渐成为研究热点. 在通信网络和工程应用中，由于信号传播的延迟效应，系统中智能体的状态可能表现为滞后一致. 本文提出多智能体系统的滞后一致性概念，研究了有向网络环境下一阶领导-跟随多智能体系统的滞后一致性问题. 通过设计合适的控制协议，利用矩阵理论和稳定性理论，获得该系统达到滞后一致的充分条件. 数值模拟验证了理论结果的正确性.

关键词:

多智能体系统 /
一致性 /
时滞

In recent years, there has been the increasing interest in the research on the consensus of multi-agent systems because of the need of application and the development of technology. In communication networks and engineering applications, due to signal propagation delays, time delay may exist in the consensus state of systems. In this paper, a concept on delay consensus is first defined, and then the problem of first-order delay consensus in leader-following multi-agent systems is discussed. By designing an appropriate control protocol and using the graph theory, matrix theory and Lyapunov stability theory, a sufficient condition is given to realize delay consensus of the multi-agent systems. Numerical simulations are given to verify the theoretical results.

Keywords:

multi-agent system /
consensus /
delay

作者及机构信息

1.
桂林电子科技大学数学与计算科学学院, 桂林 541004;

2.
浙江财经大学数学与统计学院, 杭州 310012

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：11271009, 11162004）和广西自然科学基金（批准号：2013GXNSFAA019006）资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Mathematics and Computing Science, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China;

2.
School of Mathematics and Statistics, Zhejiang University of Finance and Economics, Hangzhou 310012, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11271009, 11162004) and the Natural Science Foundation of Guangxi, China (Grant No. 2013GXNSFAA019006).

参考文献

[1]	Eyre J, Yanakiev D, Kanellakopoulos I 1998 Veh. Sys. Dyn. 30 375
[2]	Yeh H, Nelson E, Sparks A 2002 AIAA J. Guidance Control Dynamics 25 376
[3]	Vicsek T, Cziroo'k A, Ben-Jacob E, Cohen I, Shochet O 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1226
[4]	Yin S, Ding S, Haghani A, Hao H Y, Zhang P 2012 J. Proc. Control 22 1567
[5]	Li Z, Duan Z, Chen G, Huang L 2010 IEEE Trans. Circ. Sys. I: Regular Papers 57 213
[6]	Yin S, Luo H, Ding S 2014 IEEE Trans. Industr. Electron. 61 2402
[7]	Yin S, Ding S, Haghani A, Hao H Y 2013 Int. J. Sys. Sci. 44 1366
[8]	Liu T L, Huang H J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6321 (in Chinese) [刘天亮, 黄海军 2007 物理学报 56 6321]
[9]	Qi W, Xu X J, Wang Y H 2009 Chin. Phys. B 18 4217
[10]	Zhang C X, Li H, Lin P 2008 Chin. Phys. B 17 4458
[11]	Li Y M, Guan X P 2009 Chin. Phys. B 18 3355
[12]	Chen D L, Zhang W D 2008 Chin. Phys. B 17 1506
[13]	Hu J P, Yuan H W 2009 Chin. Phys. B 18 3777
[14]	Porfiri M, Roberson D G, Stilwell D J 2007 Automatica 43 1318
[15]	Fax J A, Murray R M 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1455
[16]	Olfati-Saber R 2006 IEEE Trans. Autom. Control 51 401
[17]	Sinopoli B, Schenato L, Franceschetti M, Poola K, Jordan M I, Sastry S S 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1453
[18]	Stankovic J A, Abdelzaher T E, Lu C 2003 Proc. IEEE 91 1002
[19]	Su H S, Wang X F, Lin Z L 2009 IEEE Trans. Autom. Control 54 293
[20]	Olfati-Saber R, Murray R M 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1520
[21]	Wang W, Slotins J 2006 IEEE Trans. Autom. Control 51 413
[22]	Yu Y B, Bao J F, Zhang H B, Zhong Q S, Liao X F, Yu J B 2008 Chin. Phys. B 17 2377
[23]	Liu C L, Liu F 2011 Acta Phys. Sin. 60 030202 (in Chinese) [刘成林, 刘飞 2011 物理学报 60 030202]
[24]	Mu S M, Chu T G, Wang L 2005 Physica A 351 211
[25]	Ji L H, Liao X F 2012 Acta Phys. Sin. 61 150202 (in Chinese) [纪良浩, 廖晓峰 2012 物理学报 61 150202]
[26]	Ren W 2007 Sys. Control Lett. 56 474
[27]	Jadbabaie A, Lin J, Morse A S 2003 IEEE Trans. Autom. Control 48 988
[28]	Zhu W, Cheng D Z 2010 Automatica 46 1994
[29]	Yu W W, Ren W, Zheng W X, Chen G R, L J H 2013 Automatica 49 2107
[30]	Yang H Y, Tian S W, Zhang S Y 2011 Acta Electron. Sin. 39 872 (in Chinese) [杨洪勇, 田生文, 张嗣瀛 2011 电子学报 39 872]
[31]	Lin Q, Wu X F 2011 J. Naval Univ. Engineer. 23 1 (in Chinese) [林茜, 吴晓锋 2011 海军工程大学学报 23 1]
[32]	Peng K, Yang Y P 2009 Physica A 388 193

施引文献

[1]	Eyre J, Yanakiev D, Kanellakopoulos I 1998 Veh. Sys. Dyn. 30 375
[2]	Yeh H, Nelson E, Sparks A 2002 AIAA J. Guidance Control Dynamics 25 376
[3]	Vicsek T, Cziroo'k A, Ben-Jacob E, Cohen I, Shochet O 1995 Phys. Rev. Lett. 75 1226
[4]	Yin S, Ding S, Haghani A, Hao H Y, Zhang P 2012 J. Proc. Control 22 1567
[5]	Li Z, Duan Z, Chen G, Huang L 2010 IEEE Trans. Circ. Sys. I: Regular Papers 57 213
[6]	Yin S, Luo H, Ding S 2014 IEEE Trans. Industr. Electron. 61 2402
[7]	Yin S, Ding S, Haghani A, Hao H Y 2013 Int. J. Sys. Sci. 44 1366
[8]	Liu T L, Huang H J 2007 Acta Phys. Sin. 56 6321 (in Chinese) [刘天亮, 黄海军 2007 物理学报 56 6321]
[9]	Qi W, Xu X J, Wang Y H 2009 Chin. Phys. B 18 4217
[10]	Zhang C X, Li H, Lin P 2008 Chin. Phys. B 17 4458
[11]	Li Y M, Guan X P 2009 Chin. Phys. B 18 3355
[12]	Chen D L, Zhang W D 2008 Chin. Phys. B 17 1506
[13]	Hu J P, Yuan H W 2009 Chin. Phys. B 18 3777
[14]	Porfiri M, Roberson D G, Stilwell D J 2007 Automatica 43 1318
[15]	Fax J A, Murray R M 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1455
[16]	Olfati-Saber R 2006 IEEE Trans. Autom. Control 51 401
[17]	Sinopoli B, Schenato L, Franceschetti M, Poola K, Jordan M I, Sastry S S 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1453
[18]	Stankovic J A, Abdelzaher T E, Lu C 2003 Proc. IEEE 91 1002
[19]	Su H S, Wang X F, Lin Z L 2009 IEEE Trans. Autom. Control 54 293
[20]	Olfati-Saber R, Murray R M 2004 IEEE Trans. Autom. Control 49 1520
[21]	Wang W, Slotins J 2006 IEEE Trans. Autom. Control 51 413
[22]	Yu Y B, Bao J F, Zhang H B, Zhong Q S, Liao X F, Yu J B 2008 Chin. Phys. B 17 2377
[23]	Liu C L, Liu F 2011 Acta Phys. Sin. 60 030202 (in Chinese) [刘成林, 刘飞 2011 物理学报 60 030202]
[24]	Mu S M, Chu T G, Wang L 2005 Physica A 351 211
[25]	Ji L H, Liao X F 2012 Acta Phys. Sin. 61 150202 (in Chinese) [纪良浩, 廖晓峰 2012 物理学报 61 150202]
[26]	Ren W 2007 Sys. Control Lett. 56 474
[27]	Jadbabaie A, Lin J, Morse A S 2003 IEEE Trans. Autom. Control 48 988
[28]	Zhu W, Cheng D Z 2010 Automatica 46 1994
[29]	Yu W W, Ren W, Zheng W X, Chen G R, L J H 2013 Automatica 49 2107
[30]	Yang H Y, Tian S W, Zhang S Y 2011 Acta Electron. Sin. 39 872 (in Chinese) [杨洪勇, 田生文, 张嗣瀛 2011 电子学报 39 872]
[31]	Lin Q, Wu X F 2011 J. Naval Univ. Engineer. 23 1 (in Chinese) [林茜, 吴晓锋 2011 海军工程大学学报 23 1]
[32]	Peng K, Yang Y P 2009 Physica A 388 193

[1]	高飞, 胡道楠, 童恒庆, 王传美. 分数阶Willis环脑迟发性动脉瘤时滞系统混沌分析. 物理学报, 2018, 67(15): 150501. doi: 10.7498/aps.67.20180262
[2]	吴彬彬, 马忠军, 王毅. 领导-跟随多智能体系统的部分分量一致性. 物理学报, 2017, 66(6): 060201. doi: 10.7498/aps.66.060201
[3]	丁学利, 李玉叶. 具有时滞的抑制性自突触诱发的神经放电的加周期分岔. 物理学报, 2016, 65(21): 210502. doi: 10.7498/aps.65.210502
[4]	杨秀妮, 杨云峰. 具有时滞反馈的非对称双稳系统中的振动共振研究. 物理学报, 2015, 64(7): 070507. doi: 10.7498/aps.64.070507
[5]	汪维刚, 林万涛, 石兰芳, 莫嘉琪. 非线性扰动时滞长波系统孤波近似解. 物理学报, 2014, 63(11): 110204. doi: 10.7498/aps.63.110204
[6]	彭兴钊, 姚宏, 杜军, 丁超, 张志浩. 基于时滞耦合映像格子的多耦合边耦合网络级联抗毁性研究. 物理学报, 2014, 63(7): 078901. doi: 10.7498/aps.63.078901
[7]	孙一杰, 张国良, 张胜修, 曾静. 一类异构多智能体系统固定和切换拓扑下的一致性分析. 物理学报, 2014, 63(22): 220201. doi: 10.7498/aps.63.220201
[8]	李晓静, 陈绚青, 严静. 一类具时滞的厄尔尼诺-南方涛动充电-放电振子模型的Hopf分岔与周期解问题. 物理学报, 2013, 62(16): 160202. doi: 10.7498/aps.62.160202
[9]	柯超, 王志明, 涂俐兰. 随机扰动下时滞复杂动力网络的一致性. 物理学报, 2013, 62(1): 010508. doi: 10.7498/aps.62.010508
[10]	张勇. 时滞对一类单位负反馈二阶振荡系统的正面作用分析. 物理学报, 2012, 61(23): 230202. doi: 10.7498/aps.61.230202
[11]	纪良浩, 廖晓峰. 具有不同时延的多智能体系统一致性分析. 物理学报, 2012, 61(15): 150202. doi: 10.7498/aps.61.150202
[12]	赵艳影, 杨如铭. 利用时滞反馈控制自参数振动系统饱和控制减振频带. 物理学报, 2011, 60(10): 104304. doi: 10.7498/aps.60.104304.2
[13]	尚慧琳. 时滞位移反馈对Helmholtz振子系统的分形侵蚀安全域的控制. 物理学报, 2011, 60(7): 070501. doi: 10.7498/aps.60.070501
[14]	陶洪峰, 胡寿松. 参数未知分段混沌系统的时滞广义投影同步. 物理学报, 2011, 60(1): 010514. doi: 10.7498/aps.60.010514
[15]	张丽萍, 王惠南, 徐敏. 一个三时滞生物捕食被捕食系统分岔的混合控制. 物理学报, 2011, 60(1): 010506. doi: 10.7498/aps.60.010506
[16]	刘成林, 刘飞. 时延耦合自主个体的一致性问题. 物理学报, 2011, 60(3): 030202. doi: 10.7498/aps.60.030202
[17]	刘爽, 刘彬, 张业宽, 闻岩. 一类时滞非线性相对转动系统的Hopf分岔与周期解的稳定性. 物理学报, 2010, 59(1): 38-43. doi: 10.7498/aps.59.38
[18]	李慧, 林鹏, 张春熹. 有leader的二阶动态多智能体网络的L2—L∞控制. 物理学报, 2009, 58(1): 158-164. doi: 10.7498/aps.58.158
[19]	马跃超, 黄丽芳, 张庆灵. 时变不确定时滞连续系统的鲁棒H∞保成本控制. 物理学报, 2007, 56(7): 3744-3752. doi: 10.7498/aps.56.3744
[20]	张强, 高琳, 王超, 袁涛, 许进. 具有时滞的一阶细胞神经网络动态行为研究. 物理学报, 2003, 52(7): 1606-1610. doi: 10.7498/aps.52.1606

计量

文章访问数: 7071
PDF下载量: 803
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板