基于網絡一致性的多智能體跟蹤控制

徐德剛，桂衛華
中南大學信息科學與工程學院，湖南長沙

摘　　　要：基于動態網絡一致性理論，研究外部向量場變化情況下的分布式多智能體的隊形保持和跟蹤控制問題。利用鄰近多智能體間共享的信息，智能體以一致協商的合作方式既控制自身運動軌跡，同時又保持了一定的隊形。針對多智能體之間形成的較近鄰耦合網絡拓撲進行分析后，提出了多智能體一致性動態控制律的設計方法，可方便地對系統的極點進行配置。還提出了一種利用分散的隊形控制分解中心領航者作用的方法，并給出了系統穩定性的條件。研究結果顯示，隊形穩定性問題僅受到通訊拓撲結構的影響，可以通過分解降階的系統解決，而向量場的特性只影響系統跟蹤性能。仿真例子顯示了方法的正確性。

關　鍵　詞：多智能體；一致性；網絡；隊形；跟蹤控制

１　引　言
在許多工業領域中多智能體系統得到了廣泛應用，其中，尤為關鍵的技術是多智能體在作業和運動過程中保持一定隊形的方法［１�玻矗�。到目前為止，隊形控制問題已在機械裝配、石油化工檢測等領域得到應用［５�玻罚�，研究隊形控制的方法也大致有三種［４］：跟隨領航者法、基于行為法、虛擬結構法。其中，跟隨領航者法的應用較為引人注目。在多智能體組成的群體中，某個智能體被指定為領航者，其余作為它的跟隨者，這些跟隨者以一定的距離間隔跟蹤領航智能體。根據領航者與跟隨者之間的相對位置關系，就可形成不同的隊形，該隊形可看作宏觀上不同的網絡拓撲結構。韓學東等［６�玻福菅芯康母�隨領航者多智能體系統中，根據智能體之間的不同拓撲位置關系，設計了適用于不同情況的控制器，并探討了編制隊形問題，但其未涉及復雜外部環境的隊形保持問題。本文考慮復雜外部環境下由一個領航者和多個智能體組成的系統，利用網絡一致性理論，研究復雜條件下的多智能體跟隨領航者問題［１２�玻保担荨Ｖ饕�研究在可測的向量場（例如溫度場或磁力場等）中多智能體系統的跟蹤問題，并進一步獲取多智能體測量局部向量場及其他智能體交互各自的測量信息，從而解決基于共享信息的多智能體互相協作控制和各自運動軌跡的問題。此外，為了系統達到穩定，還討論了具體的多智能體拓撲結構的跟蹤問題和動態控制律的設計方法。

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