有向通信下线性多智能体系统的分布式包含控制策略研究

本文主要探讨的是"分布式包含控制"这一关键概念在多智能体线性系统中的应用。作者温广辉、胡国强、左志强和曹进德，分别来自天津大学自动化系、南洋理工大学电气和电子工程学院以及东南大学数学系，他们共同关注的是在有向通信拓扑结构下，如何有效地实施对多智能体系统的控制策略，使之达到"包含控制"的目标。 "包含控制"是指在一个群体中，通过适当的协调，确保所有智能体的行为最终收敛到某个预设的区域或轨迹，这个区域通常由一组领导者智能体所定义。研究的关键在于设计一种静态的分布式通信协议，该协议使得每个跟随者能够受到至少一个领导者的影响，从而实现系统稳定和目标达成。论文假设单个线性智能体的动力学行为必须是可镇定和可检测的，这是保证控制有效性的基础。 文章的核心贡献在于揭示了实现包含控制任务所需的条件，即耦合强度（由通信拓扑图的拉普拉斯矩阵的特征值决定）必须大于某个阈值ξ0。拉普拉斯矩阵在图论中扮演重要角色，其特征值反映了网络的连接性和影响力分布。当这些特性满足时，闭环多智能体系统可以在预定条件下实现包含控制。 此外，论文还深入探讨了包含控制的实现速率问题，即系统达到包含状态的速度。这涉及到网络性能和算法效率的权衡，以及可能存在的挑战，如智能体无法准确获取通信拓扑的谱信息。为解决这个问题，作者提出了一类自适应包含控制协议，这种协议允许系统在面对不确定性或信息不完全的情况下，动态调整控制策略，以提高整体的控制效果。 这篇论文不仅提供了理论分析，还包含了实际应用的方法，为理解、设计和优化多智能体系统中的分布式包含控制提供了有价值的研究成果。论文的关键词包括分布式控制、包含控制、多智能体系统和自适应控制，这些都是当前研究热点领域，对于推动智能系统协同工作和群体控制有着重要意义。