复杂环境下的多智能体系统一致性问题研究

多智能体系统协调控制不但是当前控制理论界的研究热点，同时也具有极强的工程应用背景。其中多智能体系统一致性控制是其他各种协调问题的基础。当前对多智能体系统一致性控制的研究工作往往只考虑个体动力学简单的多智能体系统在理想通信环境中工作的情况。本项目以复杂环境下的多智能体系统一致性问题为研究内容，从智能体个体动力学和多智能体系统通信网络两方面入手，拟提出基于观测器/降维观测器的控制协议，解决具有一般线性个体动力学的多智能体系统一致性问题；拟提出基于鲁棒自适应方法的控制算法，解决个体动力学具有不确定性的多智能体系统一致性控制问题；拟分析系统通信信道在受到噪声污染情况下的多智能体系统一致性问题，以及构建在数字通信信道上的基于采样信息的多智能体系统的量化一致性问题。通过对本项目的研究，可以为多智能体系统方法的实际应用提供更深入的理论基础和技术支持，具有很强的现实意义。

青年科学基金项目分别从智能体动力学和网络通信约束两方面研究了多智能体系统在复杂环境下的一致性问题。在智能体动力学方面：研究了在固定/切换通信拓扑下的一般线性多智能体系统的一致性问题；给出了一般线性多智能体系统的快速有限时间协议、动态跟踪协议和包含控制协议；同时研究了切换通信拓扑下多Euler-Lagrangian智能体系统的一致性问题。在网络通信约束方面，本项目主要研究了通信噪声的影响。具体来说：研究了连续时间域二阶积分多智能体系统在固定通信拓扑下的均方平均一致性协议；在切换通信拓扑下，连续时间域二阶积分多智能体系统基于采样数据的均方/几乎必然平均一致性问题；以及在固定/Markovia切换通信拓扑下，一般线性多智能体系统的均方/几乎必然一致性问题和包含控制问题。建立了多移动机器人系统协调控制平台并验证了部分算法（位置汇聚、朝向一致、三角编队）。目前已发表/正式接收论文21篇，其中SCI论文14篇（在IEEE汇刊，Automatica上发表论文10篇）。授权国家发明专利2项，申请国家发明专利1项，授权国家软件著作权1项。项目负责人获得2013年度中国科学院“卢嘉锡青年人才奖”，2012年度入选北京市“科技新星计划”和中国科学院“青年创新促进会”，并担任三本SCI检索国际期刊的编委。项目负责人第一作者学术论文获得2013 年度“IEEE Transactions on Neural Networks Outstanding Paper Award”，并作为第五完成人获2013 年度北京市科学技术一等奖。综上所述，本项目较好地完成了预定研究目标，超额完成了项目计划书中的各项定量指标。