复杂多智能体系统分布式输出调节问题的研究

Distributed output regulation as the new research direction of the distributed control of multi-agent systems has had a lot of attention of researchers at home and abroad. The research has just started, there are a lot of problems to be solved. This project will study distributed output regulation problem of complex multi-agent systems based on the existed research, mainly including the following aspects: 1.Fully consider the nonlinear dynamics and the time-varying communication topology of multi-agent systems. Using output regulation, average theory, to deal with the distributed output regulation of multi-agent systems under switching topology with joint connected; 2.Fully develop and utilize external information including agent itself and environmental factors. Using the method of nonsmooth analysis, to coordinate and optimize the multi-agent systems effectively; 3.External environment is dissolved into the leader dynamics to establish a mathematical model of the coverage problem. Use the distributed output regulation theory to solve this problem. All in all, this project will comprehensive utilize the mathematical tools such as output regulation control, nonsmooth anlysis and so on. We give a set of methods dealing with complex multi-agent systems. Then we experiment with the multi-robot systems.

分布式输出调节作为多智能体系统协调控制研究中的新兴方向引起了国内外研究者的极大关注，但是该方面的研究处于起步阶段，还有许多难题亟待解决。本项目在已有研究的基础上，对复杂多智能体系统分布式输出调节问题进行研究，主要包括以下内容：1.充分考虑多智能体系统中动力学模型的非线性和通信拓扑的时变性，综合运用输出调节、平均理论等解决非线性多智能体系统切换拓扑联合连通情形下的分布式输出调节问题；2.开发利用智能体自身和外部环境因素等信息，采用非光滑分析等方法，对多智能体系统进行有效的协调和优化；3.将外部环境因素等信息融于领导者动力学系统中，建立一类动态覆盖问题，并用分布式输出调节理论解决这一覆盖问题。总之，本项目综合运用输出调节理论、非光滑分析等先进数学工具为解决多智能体系统分布式控制问题提供一种新方法，并利用多机器人系统平台进行仿真实验。

该项目顺利结题。近年来一直从事多智能体系统分布式控制理论与方法的研究，围绕上述研究，省部级及横向课题4项。本项目在广泛收集、深入研究国内外有关多智能体系统分布式控制文献资料的基础上，综合运用输出调节理论、平均理论、分布式控制、非线性控制、非光滑分析等相关理论和方法来研究复杂多智能体系统分布式输出调节问题。首先在充分考虑系统动力学模型非线性、通信拓扑切换性、外部环境影响随机性的基础上建立更具有普遍意义和推广价值的多智能体系统分布式输出调节的理论框架，然后在此基础上设计分布式输出调节控制器，并进行严格的理论分析和推导，实施相关的计算机仿真实验并运用多无人机系统进行验证，以有效解决多智能体系统分布式控制中的关键问题。.取得了一系列关于分布式输出调节优秀的研究成果。研究成果得到了国内外同行专家的高度认可，SCI他引次数达到879次，单篇最高引用次数267次，2篇ESI高被引论文。我们的成果得到了学界权威专家的高度认可，澳大利亚科学院院士IEEE Fellow Hill教授等引用者认为: “王为了解决更一般异质多智能体输出同步问题给出了基于内模的控制器”；英国教授 IEEE Fellow Yuxin Wei等引用者认为“王的工作是率先开展的”；澳大利亚教授IEEE Fellow Xinghuo Yu等引用者认为：“值得一提的，为解决这样的分布式趋同跟踪提供了另一种方法”。我于2014年—2017年度连续四年入选爱思唯尔中国高被引学者榜单，充分体现出研究成果得到国际同行专家的高度认可。2014年入选哈尔滨工业大学基础研究杰出人才培育计划，是当年校区的唯一入选者。.2014年获山东省高校优秀科研项目三等奖。.2017年获威海市科学技术一等奖，排名第一。.2018年经层层选拔推荐国家自然科学二等奖，通过了网络评审，进入答辩环节。