多智能體系統的自適應事件觸發平均一致性

張圓圓 劉開恩 孫亞斌

摘要：針對一階多智能體系統的平均一致性問題，本文基于自適應事件的控制方法，研究了具有無向連通拓撲結構的一階多智能體系統的平均一致性。為了確保平均一致性成立，并使系統的控制性能得到提高，分析了多智能體系統通信拓撲圖的特性，設計了一種基于事件的自適應控制協議。該協議利用基于狀態誤差的自適應事件觸發條件，使智能體之間的信息傳遞僅在觸發條件成立的時刻進行。同時，基于Lyapunov穩定性理論，得到系統實現平均一致的充分條件，對固定拓撲和切換拓撲情形進行研究，通過Matlab軟件進行仿真分析。仿真結果表明，在自適應事件觸發控制下，系統的事件觸發頻率更快，使系統的控制性能得到提高，驗證了理論結果的有效性。該研究為多機器人系統的協作問題提供了理論基礎。

關鍵詞：多智能體系統; 平均一致性; 事件觸發; 自適應

中圖分類號： TP393; TP273+.2文獻標識碼： A

文章編號： 10069798（2019）01003109; DOI： 10.13306/j.10069798.2019.01.006

近年來，隨著應用的需要和技術的發展，多智能體系統在群集運動[12]、機器人協作[34]分布式控制[5]等方面都有著廣泛的應用，并得到許多學者的關注[67]。Cao M T等人[6]基于采樣數據控制與邊事件驅動技術的一致性問題，研究了具有無向拓撲結構的二階多智能體系統;Wu Y J等人[7]研究了采用量化信息傳輸的一階和二階多智能體系統的采樣一致性問題。在實際的多智能體系統中，一般用基于事件觸發控制代替時間觸發控制，這樣可以減少智能體之間的通信次數和資源消耗[8]。目前，對于事件觸發控制下多智能體系統一致性問題的研究已取得不少成果。其中，D.V.Dimarogonas等人[9]研究了無向拓撲結構下，一階多智能體系統基于集中式事件觸發控制的平均一致性問題;Yan H C等人[10]基于分布式觸發控制的平均一致性問題，研究了具有有向拓撲結構的二階多智能體系統;夏倩倩等人[11]研究了在事件觸發控制下，基于二階鄰居信息多智能體系統在固定拓撲結構和切換拓撲結構下的平均一致性問題;Zhu W等人[1213]分別研究了在事件觸發機制下，一般線性和非線性多智能體系統的一致性問題;Liu K E等人[1415]研究了在采樣周期和事件混合控制下，帶有時滯的多智能體系統的一致性問題。雖然以上研究取得了豐碩的成果，但在實際應用中，智能體會隨著時間的推移產生磨損和老化，使原先所設計依賴的模型變得不準確，還會導致原先允許忽略的因素變得至關重要。由于觸發條件中的參數都是給定的常數[915]，事件觸發的時間間隔不能得到動態調整，因此將會導致系統的控制性能越來越差，所以要做到“你變我也變”，不斷改善系統的控制性能，控制理論中稱為“自適應控制”。劉丹等人[16]給出了一種自適應事件觸發控制協議，研究了拓撲結構為有向強連通圖的多智能體系統的一致性問題;Zhao R等人[17]通過設計分布式自適應控制協議，避免預先獲知Laplacian矩陣的特征值等一些全局信息，研究了有動態領導者條件下二階多智能體系統的一致性問題。基于此，本文主要對一階多智能體的平均一致性問題進行研究，為了確保系統達到平均一致，設計了合理的自適應事件觸發條件和一致性協議。該研究提高了系統的控制性能。

5結束語

本文在基于自適應事件的條件下，研究了具有固定拓撲結構和切換拓撲結構的多智能體系統的平均一致性問題。針對多智能體系統通信拓撲圖的特性，設計了一種基于事件的自適應控制協議，建立自適應事件觸發函數，證明了系統漸近達到平均一致，同時系統的控制性能得到提高。本文在基于自適應事件觸發控制的條件下，只是初步研究了一階多智能體系統的平均一致性問題，還有很多方面值得進一步探索和鉆研。下一步將考慮在自適應事件觸發控制下，二階多智能體系統的平均一致性問題。

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