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首页自适应群集运动控制:领航者信息反馈策略
"反馈控制策略的自适应群集运动 (2011年) - 工程技术 论文" 在多智能体系统中,群集运动是一种常见的协调行为,尤其在有领航者的群体中,如何确保所有跟随者能够有效地跟踪领航者的运动轨迹并保持队形稳定是一个关键问题。该论文提出了一个基于信息反馈的自适应群集运动跟踪方法,以解决跟踪误差大或跟随者掉队的现象。 该方法的核心在于引入邻近规则,即领航者与周围邻近的跟随者之间建立双向信息流。这意味着领航者不仅按照预设轨迹运行,还能根据接收到的跟随者状态信息实时调整自己的运动状态。这种动态的调整机制有助于减小跟踪误差,使整个系统的运动更加协调。 论文利用李亚普诺夫稳定性理论对所提出的控制策略进行了分析,证明了该策略可以保证系统的稳定性,并且对机械故障和网络通信故障具有一定的鲁棒性。这意味着即使在某些个体出现故障的情况下,系统仍能保持一定程度的正常运行,增强了系统的整体可靠性。 此外,通过仿真实验,作者展示了该控制策略在实际应用中的有效性,证实了它能显著提高系统的性能,包括跟踪精度、队形保持能力和对异常情况的应对能力。这些仿真实验结果为理论分析提供了直观的验证,也为实际多智能体系统的协同控制提供了参考。 这篇论文的研究成果对于理解和设计多智能体系统的协调控制策略具有重要的理论和实践意义,特别是在需要高度同步和协作的领域,如无人机编队、机器人团队作业等,其自适应反馈控制策略可能成为提升系统性能的关键技术。
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第 卷第 期
智能系统学报
Vol
年 月
CAAI Transactions on Intelligent Systems
Apr
doi jissn
反 馈 控 制 策 略 的 自 适 应 群 集 运 动
王冬梅
方华京
武汉科技大学 信息科学与工程学院湖北 武汉 华中科技大学 控制科学与工程系湖北 武汉
摘要针对有领航者的多智能体群集运动中可能出现的跟踪误差大或跟随者掉队的现象提出了一种基于信息反
馈的自适应的群集运动跟踪方法采用邻近规则在领航者与周围邻近的跟随者之间引入双向信息流使得领航者按
事先确定的轨迹运行的同时能根据邻近的跟随者的状态信息自适应地调节自身的运行状态并采用李亚普诺夫方
法分析了系统的稳定性证明了该策略能减小系统的跟踪误差且对系统的机械故障和网络故障具有鲁棒性仿真结
果证明了该控制策略能提高系统的性能
关键词多智能体系统群集运动信息反馈协调控制
中图分类号TP 文献标识码A文章编号
An adaptive flocking motion with a leader
based on a feedback control scheme
WANG Dongmei
FANG Huajing
College of Information Science and Engineering Wuhan University of Science and Technology Wuhan China Depart
ment of Control Science and Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan China
AbstractAn adaptive flocking motion with information feedback was presentd for a leaderfollowing approach in a
multiAgent systemThis system may have large errors or the phenomenon of the follower falling behindBy intro
ducing two information flows between the leader and its local neighbors the leader can track a predefined trajecto
ry and at the same time can modify its motion according to the static information of the neighboring followersThe
Lyapunov approach was used to analyze the stability of the system and demonstrate that the strategy of information
feedback can decrease the tracing errors and improve the robustness of the system for overcoming mechanical and
network malfunctionsThe results of the simulations were given to illustrate that information feedback can improve
the performance of the system
Keywords multiAgent system flocking motion information feedback cooperative control
收稿日期
基金项目国家自然 科学 基 金资助项 目 湖 北
省教育厅资助项目 Q
通信作者王冬梅Emailwdmyoucom
近年来多智能群体的群集运动控制问题引起了
研究人员的极大关注这主要是由于多智能体系统在
生物物理以及工程等多个领域的广泛应用
如在
军事和工业领域中的多智能体协调控制无人机
UAVS协调控制多机器人编队控制分布式传感器
网络等问题多智能体的研究主要集中于设计合适的
控制协议和算法使得系统取得不同形式的协调一致
性通过采用图论和其他的一些方法研究者研究了
许多有趣的协调问题其中带领航者群体的协调控制
是研究主题之一文献采用邻近规则研究了带
实际领航者的群集运动控制问题文献以移动的
参考点作为虚拟领航者实现群集运动文献采
用虚拟领航者跟随者结构研究分析了群集运动其
中文献研究了带多个虚拟领航者的群集运动
控制问题但上述文献均没有探讨利用反馈机制修正
调节领航者的运行领航者与跟随者之间无直接的反
馈其缺点在于首先当领航者以时变速度运行时
跟随者将不能保持较小的跟随误差准确地跟随期望
轨迹运行甚至跟踪失败其次领航者与跟随者之间
是单向连接领航者易受到攻击缺乏鲁棒性另一方
面当跟随者受到干扰由于领航者不能根据跟随者
的信息调节自身运行状态跟踪效率将受到极大的影
响使得群体跟踪理想轨迹更加困难目前存在一种
从跟随者到领航者的队形反馈机制
整个队形被
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