复杂事件设计下分布式事件触发协调控制方法研究

Distributed coordination control of multi-agent systems has become a hotspot in the field of control of networked dynamic systems in recent years. Existing event-triggered control is based on simple static event design with ideal system model, which may not meet the requirement of easy implementation, low resource consumption, and adaptation to various environmental limitations. This project will investigate distributed event-triggered coordination control under complex event designs. Firstly, for multi-agent systems with heterogeneous agent dynamics and time-varying topology, ISS stability theory and auxiliary dynamic function approaches will be employed to study distributed event/time hybrid triggering control, multi-event hybrid triggering control, and dynamic event based triggering control. Then the state estimation approach will be used to study self-triggered control under complex events, and the corresponding results will further be extended to event-triggered control of multi-agent systems with time-delay, disturbance, and uncertainty using theories and tools such as robust control. This project aims to propose a set of effective approaches to development of event-triggered controllers with easy implementation, low cost of resources, and adaptation to various constraints. The ultimate objective is to provide theoretical support for the applications of resource-limited multi-agent systems constituted by a multitude of low-cost individuals such as mobile sensor networks and multi-robot systems.

多智能体系统的分布式事件触发控制在近几年成为网络化系统控制领域的研究热点。现有的简单静态事件设计下的触发控制基于带有不同阈值的不等式条件，考虑的系统模型较为理想化，难以满足实际控制中要求的容易物理实现、低资源消耗、以及对各种非理想约束环境的适应能力。本课题将研究复杂事件设计下的分布式协调控制方法。针对带有一般异质动态和时变拓扑的多智能体系统，利用ISS稳定性理论和辅助动态方程方法研究分布式时间-事件混合触发控制、多个事件下的混合触发控制、以及动态事件下的混合触发控制。在此基础上，利用状态估计等方法研究复杂事件下的分布式自触发控制，并利用鲁棒控制等方法将结果推广至带有时延、干扰和不确定性的多智能体系统控制中。本课题致力于开发一套较为系统化的多智能体系统易于物理实现、更低资源消耗、适应不同约束条件的事件触发控制方法，为大规模低成本的移动传感网络和多机器人系统等实际网络化系统的应用提供理论支持。

本项目针对具有一般个体动态和时变网络拓扑的多智能体系统，在聚集任务背景下研究分布式复杂事件设计方法和在该类事件设计下的协调控制方法，并在此基础上进一步研究带有时延、干扰和不确定性的系统的分布式复杂事件触发和自触发控制。项目提出了一套易于物理实现，并能有效降低触发次数和通信次数的事件触发控制方法，为解决大规模低成本多智能体系统在实际应用中遇到的硬件能力和平台能源等资源受限条件下的协调控制问题提供理论支持。项目组成员严格按照预定研究内容、研究计划和实施方案展开了分阶段研究，顺利完成了原定计划内容。具体来看，提出了一套适用于复杂事件设计下多智能体系统分布式协同控制的若干重要方法，并尝试了将这些理论成果推广到实际控制系统中，取得了良好的效果。截至项目结题时，项目组已发表各类期刊论文12篇，会议论文29篇。其中，SCI收录论文7篇，包括Automatica，IEEE Trans.等国际权威期刊论文，26篇论文被EI收录。同时，项目组申请发明专利14项，已获得授权发明专利2项，实用新型专利1项。依托项目共培养硕士研究生毕业论文与项目直接相关人数6人，在读7人。整体指标上超出了原计划的目标任务。