具有对抗性节点的多智能体系统的固定时间准包围控制.pdf

【摘要】中的文章主要探讨了在多智能体系统中存在对抗性节点情况下的固定时间准包围控制问题。多智能体系统是由多个自主决策的个体（智能体）组成，它们通过通信和协调来完成集体任务。在实际应用中，如无人机集群、自动驾驶车辆等，智能体可能需要在指定区域内保持对目标的包围，这就是所谓的“准包围控制”。然而，系统中可能存在对抗性节点，这些节点可能由于故障、攻击或恶意行为导致行为异常，对整体系统的协调和控制带来挑战。 固定时间稳定性是控制理论中的一个重要概念，它确保系统能够在预设的确定时间内达到稳定状态，而不依赖于初始条件。与传统的渐近稳定性相比，固定时间稳定性提供了更严格的性能保证，对于安全关键应用尤其重要。 在该研究中，作者基于代数图论和固定时间稳定性定理，设计了一种新的控制协议。代数图论是研究多智能体系统中节点间相互作用和通信的重要工具，它通过图的结构来分析系统动态。通过这个新协议，即使在有对抗性节点存在的情况下，多智能体系统也能在有限的时间内实现准包围控制。 此外，文章还给出了多智能体系统实现固定时间准包围控制的稳定时间上界估计式，这对于理解和预测系统的行为以及优化控制策略至关重要。通过Matlab仿真验证了理论结果的正确性和实用性，这表明提出的控制方法能够有效应对对抗性节点带来的不确定性，并且在实际系统中具有可操作性。 关键词“多智能体系统”指的是由多个相互作用的智能体组成的网络；“准包围控制”是指智能体在不完全包围目标但保持紧密邻近状态的能力；“固定时间稳定性”则是指系统能在预设时间内达到并保持稳定状态的特性。 这篇研究工作为多智能体系统在面对内部异常或干扰时如何实现高效、安全的协同控制提供了理论基础和技术方案。其成果不仅在理论层面深化了我们对复杂系统动态和控制策略的理解，而且在实际应用中具有广泛的意义，包括但不限于机器人集群、网络安全、分布式计算等领域。