二集值和有向通信下多智能体系统的一种改进双时间尺度趋同算法

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智能体是一种可以独立计算、感知环境和相互通信的计算实体,多个智能体间通过通信、合作、竞争形成的多智能体系统,这种系统模型可各种集群问题提供分析方法。趋同控制旨在通过协议算法使系统中智能体的状态达成一致,是多智能体系统分布式控制中最基础的问题之一。不同的拓扑结构和通信环境,如有向通信、通信失效、连接中断、信息丢包等情况,会对系统趋同性质产生巨大影响。
  集值通信方式广泛存在于工业和生物医学等产业中,其中节点只能知道邻居发送的信息是否属于某几个区间。由于数字通信,集值通信越来越多地出现在多智能体系统中。为了减弱二值通信的影响,研究学者们使用有效的集值识别方法为无向通信拓扑下的多智能体系统设计趋同算法。然而,如何在不同的通信拓扑下减少多智能体系统中二集值通信的影响,特别是对趋同值的影响,却尚未有人研究。
  基于如上考虑,本文研究了具有有向拓扑的二值通信下多智能体系统的分布式趋同问题,并提出了一种改进的控制与估计交替的双时间尺度算法,同时围绕算法参数的选取讨论了如何减少二集值通信对多智能体系统最终趋同值的影响。本文主要工作内容如下:1.我们考虑了有向拓扑和二集值通信下多智能体系统的分布式趋同问题,提出了一种改进的双时间尺度趋同算法。和原有的双时间尺度趋同算法相比,我们放宽了保持时间和状态界的选取条件,从而为在减少二集值通信的影响时给出算法参数的广阔的选择范围,使得每一个保持时间段都能够得到较为精确的估计值。在收敛性分析中,我们利用Jordan矩阵分解和不等式理论分析了算法的收敛性并给出收敛极限。最终通过仿真实验给出参数选取的过程,并分别验证定理收敛性和参数选取的作用。
  2.我们考虑了循环切换拓扑和集值通信下多智能体系统的分布式趋同问题。结合拓扑循环切换的方式,我们匹配的调节了改进双时间尺度趋同算法的保持时间,使集值辨识部分能够达到估计精确度的需求,减少二集值通信对最终趋同值的影响。同时给出算法收敛性的仿真验证,并对比验证了修改参数的必要性。
  本文为多智能体系统在有向拓扑和集值通信下的趋同控制方法提供坚实的理论支持,并为切换拓扑下的研究提供思路和初步理论结果,为实际应用时的参数选取问题提供有效的解决方案。
  
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