多智能体系统中时延跟随者-多领导者聚集控制的协议设计与稳定性分析

本文主要探讨的是"具有通信时延的跟随者-多领导者聚集控制"这一领域的研究。在现代信息技术背景下，多智能体系统（Multi-Agent Systems, MAS）的研究越来越受到关注，尤其是在分布式控制和协作决策中，领导者-跟随者架构（Leader-Follower Structure）的应用广泛。本文针对连续时间下的多智能体系统，其特点是系统中的每个智能体（follower-agent）需要跟随一组或多组领导者（leader-agent）进行协调行动。 研究者假设智能体之间的通信渠道是双向的，并且存在一定程度的时间延迟。这是现实中网络通信的一个常见问题，它对系统的实时性和准确性造成挑战。为了克服这种延迟影响，作者提出了一种基于邻居原理的新跟踪协议，该协议旨在确保跟随者能够准确、及时地响应领导者的指令，即使在通信延迟存在的情况下。 利用线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities, LMIs）和Lyapunov稳定性理论，作者给出了一个充分条件，这个条件保证所有的跟随者能够聚集在一个由多个领导者共同定义的凸多边形区域内。这不仅涉及了理论分析，还展示了如何通过数学工具来解决实际的系统设计问题。 进一步，文章将研究成果扩展到了通信频道同时包含时延和噪声的复杂环境中，这是对理论适应性的增强，表明了研究的实用价值。在这样的情况下，如何保持系统的稳定性和鲁棒性是关键的研究目标。 关键词"均方指数稳定"体现了作者对系统性能的深入关注，意味着他们不仅追求系统的最终状态稳定，还追求响应速度的快速收敛。"多智能体系统；领导者-跟随者；协议；凸多边形区域；均方指数稳定"这些关键词概括了文章的核心内容和焦点。 总结来说，这篇文章提供了一种在存在通信时延条件下，通过有效的控制策略实现多智能体系统跟随者聚集的理论框架和方法，这对于实际应用如群体机器人、无人机编队控制等领域具有重要的指导意义。通过理论分析和数值仿真验证，文章证明了所提策略的有效性和实用性，为多智能体系统的控制理论研究增添了新的见解。