随机多智能体系统的协调控制

This program will design new control algorithms for multi-agent systems with Markovian switching topology and/or with random noise, study the consensus problem, formation control problem and tracking control problem in depth. The tracking control problem includes both the single leader case and the multiple leader case. In this program, we will obtain respectively the sufficient or necessary and sufficient conditions for consensus, formation and small enough tracking error. It will define cost function for the systems and study the problems of minimizing cost function and convergence rate by applying convex optimization and game theory. It will give some simulations to show the effectiveness of the proposed methods. The purpose of this program is to establish the systemic theory for the coordinated control of stochastic multi-agent system and fill the gap of multi-agent system under the stochastic switching topology. This program is an interdisciplinary international advanced subject, many research methods will be used. It is rich in content and with big workload. It has important theoretical significance and practical value.

本项目针对马尔科夫切换拓扑结构下的多智能体系统和带有随机噪声的多智能体系统的协调控制问题，设计新的控制算法，深入研究系统的一致性问题、编队控制问题和跟踪控制问题。其中跟踪控制问题包括单个领导和多个领导两种情况。分别得到系统达到一致性、队形保持和跟踪误差足够小的充分条件或充分必要条件。结合凸优化方法和博弈论方法，定义成本函数，研究最小化成本函数和系统收敛速度问题。对结果进行仿真实验，检验设计方法的有效性。本项目的研究目的是围绕随机多智能体系统的协调控制问题，建立一套较成体系的随机多智能体系统协调控制理论，填补多智能体系统在随机切换拓扑这一块的空白。本项目运用多种研究方法，是一项跨学科的国际前沿性课题，研究内容丰富，工作量较大，具有重要的理论意义和实际应用价值。

在本基金项目资助期间主要研究了多智能体系统小组一致性问题、输出反馈一致性问题、跟踪控制问题及事件驱动多智能体系统的一致性问题等。取得了一定的原创性成果，基本上按计划完成了申请书中拟解决的关键问题。除此之外，项目成员还在输入饱和约束下几类典型控制系统的鲁棒控制方面做了一定的理论研究工作。在本基金资助下，我们发表了SCI检索论文10篇，会议论文3篇。项目组成员分别访问了美国加州大学河滨分校、澳大利亚西悉尼大学和韩国岭南大学，并多次参加了学术会议。在本基金项目的资助下培养了博士后1名，博士研究生2名，2名在读博士研究生。