多智能体时滞系统耦合强度最优化控制及在机器人一致性控制中的应用

Multi-agent system (MAS) attracts more and more attention in the past decades, because a network consisting of large number of low-cost, decentralized units is more reliable and more flexible than a single bulky unit. Time delay always arises due to the limitation of computation and communication bandwidth or the use of centralized localization, i.e., GPS, BeiDou. ..This project focuses on a class of multi-agent system with time delay. With Responsible-Eigenvalue concept and non-conservative frequency-based techniques, analytical results can be reached based on stability analysis and optimization, which leads to the optimized agent-coupling for a MAS. Such technique is economy in terms of computation and is non-conservative compare to time-domain technique. This project is expected to establish a new framework to study MAS with time delay and provides a non-conservative design tool that can be used to design network topology in favor of settling time. This framework will be demonstrated not only by simulations but also on a multi-robot platform with time delay consists of several mobile robots in terms of consensus control and rendezvous.

多智能体系统在近十年来吸引了各领域研究者越来越多的关注，因为一组由低成本、分散式控制的单体构成的网络系统要比集成了多种功能，体积、重量庞大的个体更可靠、更灵活。然而低成本的单体往往受到运算能力以及通信带宽的限制，加之多智能体系统通常所采用的集中式定位系统（GPS、北斗系统等），使得时滞成为了此类系统无法避开的问题。.本项目选取某类多智能体时滞系统作为研究对象，利用频域方法以及责任特征根概念来推导系统稳定性的解析解，并设计网络耦合强度使得系统响应速度最优化。这种方法以极小的计算量、零保守量实现对大规模多智能体时滞系统的快速分析与优化。本项目旨在提出一套分析多智能体时滞系统的数学体系，并开发出一套集成网络结构设计和系统响应速度最优化设计的工具。不仅通过仿真进行可行性验证，更将把这套数学体系及设计工具应用于一组自行搭建的移动机器人实验平台，来验证时滞下的多机器人一致性控制。

多智能体系统在近十几年来吸引了越来越多的关注，因为一组由许多低成本、分散式控制的单体组成的网络系统要比集成了多种功能，体积、重量庞大的个体要更可靠、更灵活。本项目的主要目标在于利用频域方法来对超大规模多智能体时滞系统进行深入、系统的研究与探讨：（1）理论方面，利用作者前期提出的REC体系结构，针对不同的常时滞多智能体网络系统进行时滞与网络结构，响应速度以及耦合强度控制器的关联（2）实验方面，搭建初步的多智能体（多无人车）实验平台，利用中央视觉系统模拟中央GPS定位系统，对开发出的理论进行实验验证。理论研究证明结果虽然只适用于一部分系统，但是由于采用频域分析的方法，所得出的结论不仅仅是分析系统的时滞稳定性，而是可以对系统进行进一步的设计，最优化。