二阶邻居协议下多智能体系统能控能观性保持-智能系统学报.pdf

第 １２卷第２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 智　 能　 系　 统　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．１２ №．２ ２０１７年４月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ａｐｒ． ２０１７ ＤＯＩ：１０．１１９９２／ ｔｉｓ．２０１６０１０２２ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１５３８．ｔｐ１７０５．０１２．ｈｔｍｌ 二阶邻居协议下多智能体系统能控能观性保持 王康，纪志坚，晁永翠 （青岛大学 自动化与电气工程学院，山东青岛２６６０７１） 摘　 要：为了研究多智能体系统的一致性特点及能控、能观性保持策略，分析了具有时变拓扑结构的多智能体系统 在一阶邻居协议和二阶邻居协议下的一致性速度，针对拓扑结构的特殊性，利用结构能控性性质和拉普拉斯矩阵第 二小特征值与一致性速度之间存在的关系设计出一种使能控性和能观测性保持的控制策略。 此外，得出多智能体 系统在二阶邻居协议下，具有更快的一致性速度的结论。 文中２个主要定理分别通过算例和仿真进行验证，算例和 仿真结果与定理结论一致。 关键词：多智能体系统；二阶邻居协议；时变拓扑结构；结构能控性；能控性；能观测性；图论 － － － 中图分类号：ＴＰ１３　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１６７３ ４７８５（２０１７）０２ ０２１３ ０８ － 中文引用格式：王康，纪志坚，晁永翠． 二阶邻居协议下多智能体系统能控能观性保持［Ｊ］． 智能系统学报，２０１７，１２（２）：２１３ ２２０． 英文引用格式：ＷＡＮＧ Ｋａｎｇ，ＪＩ Ｚｈｉｊｉａｎ，ＣＨＡＯ Ｙｏｎｇｃｕｉ． Ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｍａｉｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌ［Ｊ］． ＣＡＡＩ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１７，１２（２）：２１３－ ２２０． Ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｍａｉｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ＷＡＮＧ Ｋａｎｇ，ＪＩ Ｚｈｉｊｉａｎ，ＣＨＡＯ Ｙｏｎｇｃｕｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｕｌｔｉ⁃ａｇｅｎｔ ｓｙｓ⁃ ｔｅｍｓ，ｗｅ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ⁃ａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｔｉｍｅ⁃ｖａｒｙｉｎｇ ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｆｉｒｓｔ⁃ｏｒｄｅｒ ａｎｄ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ． Ｂｙ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｓｍａｌｌｅｓｔ ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｌａｐｌａ