多智能体协同控制及应用

向峥嵘，男，南京理工大学教授、博导，多年来，一直从事控制科学与工程领域的教学和科研工作。教学上，主要承担了自动化专业，自动控制理论等本科生专业基础课程，以及线性系统、非线性系统等，控制类硕士和博士研究生专业课程的教学工作。科研方面，长期围绕：(1) 多智能体系统的协同控制；(2) 复杂工业系统的建模及优化控制； (3) 非线性系统控制；(4) 切换系统的控制理论及应用等主题开展研究工作。围绕上述主题，已经主持国家自然科学基金3项，江苏省自然科学基金多项，南京理工大学科研发展基金3项，并承担多项国家自然科学基金及国防预研基金等研究任务。目前正在主持科研项目：1.国家自然科学基金“切换非线性系统的采样控制及应用研究”(编号：61873128, 经费61万）；2.江苏省重点研发计划" 智能陪护机器人定位导航系统研发" (编号：BE2018004, 经费400万）。

第1章绪论001 

1.1概述001 

1.2多智能体系统简介002 

1.3多智能体系统的特点和基本问题003 

1.3.1多智能体系统的特点003 

1.3.2多智能体系统研究的基本问题004 

1.4国内外研究现状006 

第2章基础知识010 

2.1图论基础010 

2.1.1基本概念010 

2.1.2拉普拉斯矩阵的定义及其性质015 

2.2矩阵理论知识016 

2.3Lyapunov 稳定性018 

第3章固定拓扑情况下线性多智能体系统的协同控制021 

3.1问题描述022 

3.2协议设计023 

3.2.1无向图的情形023 

3.2.2有向图的情形024 

3.3仿真示例027 

3.3.1无向图情形027 

3.3.2有向图情形028 

3.4本章小结029 

第4章切换拓扑情况下线性多智能体系统的协同控制030 

4.1问题描述032 

4.2协议设计032 

4.2.1无向图的情形032 

4.2.2有向图的情形033 

4.3一致性分析033 

4.4编队控制035 

4.5本章小结039 

第5章切换多智能体系统的协同控制040 

5.1线性切换多智能体系统041 

5.1.1问题描述041 

5.1.2协议设计042 

5.1.3一致性分析044 

5.1.4编队控制045 

5.2非线性切换多智能体系统045 

5.2.1问题描述045 

5.2.2协议设计046 

5.2.3一致性分析050 

5.2.4编队控制050 

5.3本章小结053 

第6章具有输入延迟的多智能体系统协同控制054 

6.1问题描述056 

6.2主要结果056 

6.3仿真结果065 

6.4本章小结068 

第7章具有测量噪声的多智能体系统协同控制069 

7.1无领导者多智能体系统071 

7.1.1问题描述071 

7.1.2协议设计072 

7.1.3一致性分析073 

7.1.4编队控制074 

7.1.5仿真示例078 

7.2领导-跟随多智能体系统080 

7.2.1问题描述080 

7.2.2协议设计081 

7.2.3一致性分析082 

7.2.4编队控制084 

7.2.5仿真示例088 

7.3本章小结090 

第8章基于采样数据的多智能体系统协同控制092 

8.1概述092 

8.2问题描述093 

8.3基于采样数据的多智能体时间触发控制094 

8.3.1时间触发一致性控制094 

8.3.2一致性分析095 

8.3.3时间触发编队控制097 

8.4基于采样数据的多智能体事件触发控制098 

8.4.1事件触发一致性控制098 

8.4.2一致性分析099 

8.4.3事件触发编队控制101 

8.5仿真实验103 

8.6本章小结106 

第9章网络化多智能体系统的协同控制107 

9.1具有时延丢包的多智能体系统107 

9.1.1问题描述108 

9.1.2协议设计109 

9.1.3一致性分析110 

9.1.4编队控制113 

9.2网络攻击下的多智能体系统116 

9.2.1问题描述119 

9.2.2协议设计120 

9.2.3一致性分析123 

9.2.4编队控制124 

9.3本章小结127 

第10章带有避障功能的多智能体协同控制129 

10.1概述129 

10.2问题描述131 

10.3主要结果134 

10.4仿真结果141 

10.5本章小结144 

第11章多智能体系统的优化协同控制145 

11.1概述145 

11.2问题描述147 

11.2.1多智能体系统动态147 

11.2.2邻接跟踪误差系统动态147 

11.3图形博弈和纳什均衡148 

11.3.1图形博弈问题149 

11.3.2纳什均衡149 

11.4最优性分析和稳定性分析150 

11.4.1耦合贝尔曼方程150 

11.4.2图形博弈的稳定性和纳什均衡解151 

11.5图形博弈问题的ADP 迭代算法153 

11.5.1值迭代ADP 算法153 

11.5.2收敛性分析153 

11.5.3神经网络Actor-Critic 结构156 

11.6仿真实验158 

11.7本章小结161 

第12章多智能体系统的有限时间协同控制162 

12.1问题描述164 

12.2有限时间一致性协议设计169 

12.2.1无向图情形169 

12.2.2有向图情形172 

12.3一致性分析173 

12.4编队控制174 

12.5仿真示例177 

12.6本章小结180 

第13章分数阶多智能体系统的协同控制182 

13.1概述182 

13.2预备知识和问题描述184 

13.2.1预备知识184 

13.2.2问题描述186 

13.3一致性分析187 

13.4仿真实例195