基于事件触发的多智能体分簇一致性研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaoyeye
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,多智能体协同控制成为控制领域的研究热点之一,一致性作为多智能体协同控制的基本问题,其应用涉及无人机编队、机器人等领域。实际中,多智能体系统需要分成多个簇,甚至因任务需求、物理环境或网络状况变化等需要改变队伍结构,才能完成复杂的任务。多智能体系统中智能体往往是空间分布的,通过网络拓扑连接实现信息交互。事件触发机制可在理想的系统性能和有限的网络通信资源之间进行折中。考虑到不同簇智能体的运行状态因其所处物理环境或网络状况不同,信息更新需求不同,设计有效的事件触发机制区分智能体的不同信息更新频率亟需解决。另外,各智能体通常难以从邻居智能体获得完整而准确的状态信息,利用直接测量获得的输出信息设计反馈控制在技术上比状态反馈更容易实现。然而,如何以较小的代价或者保守性处理输出反馈控制设计引发的非凸问题一直在研究。近年来,智能算法因其在大规模信息处理中的优越性得到研究者的青睐,尝试应用智能算法来解决矩阵不等式的非凸性问题是值得探索的。本文针对典型的线性多智能体系统,提出一系列新颖的事件分簇触发机制、分簇一致控制协议以及控制增益和触发参数联合设计智能算法,进行分簇一致性控制研究,主要包括以下几个部分:(1)提出两种静态事件分簇触发机制。主要创新之处在于将触发条件中累积误差根据邻居智能体所在簇分成簇内和簇外两个部分,或簇内和簇间多个部分,并赋予不同的权重矩阵和阈值参数以区分智能体所处簇不同时其信息更新需求不同;基于两种静态事件分簇触发机制分别设计分簇一致性控制协议;提出一种有效的适应度函数为累加形式的多种群遗传算法(Genetic Algorithm,GA)处理由输出反馈控制增益与变量矩阵耦合引起的矩阵不等式的非凸问题,实现控制增益和事件触发阈值参数的联合设计;搭建多卫星编队的数值仿真平台,验证多智能体系统使用基于两种静态事件分簇触发机制的控制协议均可实现分簇一致,通过与其他事件触发机制对比,验证所提出的两种静态事件分簇触发机制的优越性。(2)提出一种基于组合测量的动态事件分簇触发机制,创新点在于将事件触发条件中累积误差分为簇内和簇外两部分,分别赋予具有不同初值和动态变化规则的动态阈值参数,以区分智能体对簇内邻居智能体和簇外邻居智能体不同的信息更新需求。一方面动态阈值参数使事件触发条件实现动态调整,更灵活地权衡系统性能和网络资源节约,另一方面触发条件中将智能体与其邻居智能体在当前时刻和最新触发时刻的状态差值作为误差状态更有利于将自身状态的更新与整个系统联系起来;基于所提动态事件分簇触发机制,建立固定和马尔可夫切换网络拓扑下的分簇一致性控制协议;提出基于粒子群(Particle swarm optimization,PSO)的控制设计算法对动态阈值参数初值和控制增益进行联合设计;应用多卫星编队模型,验证多智能体系统在所提动态事件分簇触发机制和控制协议下可实现分簇一致性,通过与其他机制比较,分析该事件触发机制的优越性。(3)提出一种弹性动态事件分簇触发机制,即在阈值参数的动态变化规则中加入弹性系数。设计弹性系数的目的在于各簇可根据实际网络状况选择不同参数,将所有簇分为网络拥挤和网络不拥挤两类,各智能体的事件触发条件中累积误差也相应地分为两个部分,使得整个系统在有限的网络资源下实现期望的系统性能;针对同构和异构多智能体,设计基于所提弹性动态事件分簇触发机制的分簇一致性控制协议;将遗传算法的交叉和变异操作引入粒子群算法中,设计粒子群算法和遗传算法结合的控制增益和动态阈值参数联合设计算法;通过多卫星编队仿真,验证同构和异构多智能体系统在基于弹性动态事件分簇触发机制的控制协议下可实现分簇一致。在不同时间段分别设计不同弹性系数进行比较,体现该机制的有效性。
其他文献
为了进一步加强隧道标准化建设及规范隧道施工质量安全管理,针对隧道施工的不确定性和高风险性,加强施工信息化系统建设,实行围岩与支护结构监控量测、人员定位和安全管理以及施工质量管理的信息化,通过隧道通风风压计算选择最优施工方案可以及时有效地指导和控制施工,降低质量安全风险,并根据隧道通风风压变化,不断进行施工组织设计优化。
期刊
报纸
Zr基非晶合金具备卓越的力学性能、耐腐蚀性、生物相容性,是一种具有发展前景的新型材料。但非晶合金的临界尺寸小和室温脆性,约束了其广泛应用。块体非晶合金复合材料是解决上述应用瓶颈的措施之一,因此,制备出性能优异的块体非晶合金复合材料具有重要意义。选取五种不同成分的Zr-Al-Ni-Cu合金,用真空电弧炉熔炼母合金,并将其粉碎成粉末,再将合金粉末在充满无水乙醇的球磨罐中进行球磨,放电等离子烧结技术制备
学位
脉冲电永磁技术因其低能耗、高效率、强磁吸力的优势,符合工业绿色设计与绿色制造的未来发展方向。将脉冲电永磁技术应用于重型磁吊这一领域以代替传统起重电磁吊和永磁吊成为了重要的发展方向,依靠其节能这一突出优点来落实“碳达峰”和“碳中和”目标。首先,脉冲电永磁吸盘作为成套脉冲电永磁铁系统重要的组成部分,各部分结构和尺寸的设计一直是该领域的重点,本文通过研究脉冲电永磁吸盘的工作原理、永磁体的磁吸力可变机理、
学位
胶原蛋白是哺乳动物中含量最多的蛋白质,至今已发现28种类型,主要分为纤维性胶原蛋白、网状胶原蛋白、珠状丝状胶原蛋白、锚定纤维蛋白、膜蛋白以及multiplexins胶原蛋白,其中纤维性胶原蛋白中Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型胶原蛋白占人体胶原蛋白的80%~90%。目前,根据来源胶原蛋白大致分为动物源胶原蛋白和重组胶原蛋白。动物源胶原蛋白主要来源于陆生动物以及海洋动物,而重组胶原蛋白是指将人胶原蛋白基因克隆到选定
期刊
面孔吸引力分析预测是结合认知科学、心理学、计算机科学的一个交叉领域。通过人工的模型来学习和研究人类的审美偏好——面孔的特征与量化的感知之间的映射关系。近年来,随着深度学习的发展,该领域受到了许多学者的关注,深度神经网络可以提取面部信息中复杂丰富的高层特征,是目前人脸属性研究方法的主流。面孔认知偏好分析与预测在人脸美化算法、医学美容指导、基于内容的图像检索和推荐系统等方向上具有重要的应用价值。目前,
学位
近些年,随着深度学习和人工神经网络的快速发展,许多新的自动作曲(或称算法作曲)方法相继被提出并且深受该领域的研究人员的关注。算法作曲不仅能帮助作曲家创作出更优秀的作品,同时还降低了音乐创作的成本和门槛,使非专业人士也能够享受到创作的趣味。基于神经网络的作曲方法目前在实践中取得了一定的突破,该方法的优势是作曲系统在工作时不需要先验知识,能在较短时间内处理大规模的数据,进而大大提高了作曲效率。但是神经
学位
位置敏感传感器(PSD,Position Sensitive Detector)作为一种非接触式的高精度位移传感器在测量领域越来越受到业界的重视。本文使用PSD位移传感器,通过硬件电路和软件程序的设计,搭建一套非接触式的高精度位移测量系统,主要解决了该传感器的温度漂移、非线性和噪声三个问题,具体工作内容如下:(1)对温度漂移问题,通过免疫算法优化最小二乘支持向量机内部的惩罚因子和核函数参数来构建温
学位
随着遥感技术日渐发达,其应用也日趋广泛。遥感图像场景分类作为遥感技术的重要应用,一直是专家学者们的研究热点。目前,随着遥感图像的数量急剧增加,出现了越来越多的高分辨率遥感图像数据集,传统的基于特征和语义的遥感图像场景分类方法已经无法满足应用需求。近年来,以数据为驱动的深度学习发展迅猛,基于深度学习的分类方法凭借卷积神经网络能够轻松提取到图像中复杂丰富的高层特征,逐渐成为了遥感图像场景分类的主流方法
学位
重型移动装备的位置检测在工业作业中应用广泛,其现有的技术不能充分满足在工业作业中的定位精度和自动化控制。本文在对现有的重型移动装备位置检测技术进行对比和分析的基础上,通过对感应无线技术进行研究,提出一种改进后的高分辨率地址检测算法。同时结合重型移动装备位置检测系统的现实作业要求,对整套系统的硬件、软件进行设计,满足重型移动装备定位系统高精密度位置检测和稳定的自动化控制系统。论文的主要工作和创新包括
学位