广播式通信多智能体系统信息一致性研究

为解决多智能体协同工作问题,开展了广播式通信拓扑多智能体系统信息一致性研究。基于随机矩阵谱半径的唯一性,对固定和时变通信结构的离散系统证明了一致性问题的可解性。根据广播式通信拓扑的特点,具体给出通信协议中智能体的通信形式,并证明了系统在实现信息一致性后,系统的状态收敛到主个体的状态。针对智能鱼雷编队攻击协同技术,给出了实际仿真实例,仿真结果证明了理论结果的有效性。     

领导者输入未知的多智能体系统容错一致性设计方法

自然界中许多现象都间接地映射了多智能体分布式协同控制问题,在实践应用中展现了潜在的应用价值,如何实现一致性一直是多智能体研究的基础和热点问题。基于李雅普诺夫稳定性分析、自适应控制理论等方法研究了具有绝对未知输入的多智能体系统的自适应容错一致性问题。首先,根据故障的演变特征建立了一种马尔科夫跳变故障模型;其次,提出一类包含固定控制器增益、相邻智能体的局部状态信息及时变辅助控制函数的容错一致协议,利用辅助控制函数来补偿执行器故障和领导者未知输入;然后,建立适合于该系统的H;性能指标函数,减少了估计误差和多智能体初始状态对闭环系统的影响;最后,通过仿真验证了所设计方法的有效性,能较好的估计故障和实现容错一致性。所提供的算法为无人协同编队在复杂环境下的应用提供理论支撑。     

二阶非线性多智能体系统的分布式编队控制

面向多智能体系统编队协同完成既定任务,针对具有非线性动态的二阶多智能体系统的编队控制问题,开展分布式编队控制协议设计.考虑到集群运动过程中,各智能体只需调整自身与相邻智能体的相对位置即可维持整体队形.基于邻居智能体之间的相对状态信息,提出了具有时变增益的自适应控制协议,证明了多智能体系统在该控制协议作用下能实现编队控制...     

多机器人编队控制研究

多机器人编队控制是多机器人协调控制中一个最具有挑战性的研究问题。多机器人编队是指：一组相互协作的机器人组建和保持特定的队形形状。本文首先简要概述了多机器人编队问题的研究现状。从面向问题的角度出发,本文将编队问题分解成编队角色分配、队形生成、队形变换与选择、编队跟踪4个子问题,并针对每个子问题,总结了现有的研究方法。最后,本文特别强调编队控制中的网络问题并指明未来的研究方向。     

多机器人编队控制研究

多机器人编队控制是多机器人协调控制中一个最具有挑战性的研究问题.首先简要概述了多机器人编队问题的研究现状.从面向问题的角度出发,将编队问题分解成编队角色分配、队形生成、队形变换与选择、编队跟踪4个子问题,并针对每个子问题,总结了现有的研究方法.最后,特别强调编队控制中的网络问题并指明未来的研究万向.     

基于雁阵变换的微型扑翼飞行机器人集群行为控制方法

为了解决微型扑翼飞行机器人集群编队目标搜索覆盖效率、避障通过性和多机控制等难题,实现扑翼飞行机器人集群编队的智能控制,提出了基于雁阵变换的扑翼飞行机器人集群行为控制方法。利用仿生集群行为控制函数的参数化特性,实现了飞行机器人编队的队形变换和角度控制;搭建了多扑翼飞行机器人实验系统,并在多种情况下设计基于仿生行为的多扑翼飞行机器人集群控制方法实验。最终的实验结果验证了方法的可行性和有效性。与传统的多飞行机器人实时控制方法相比,所提方法大幅提升了集群编队的搜索覆盖效率和避障通过率,在某些作业环境条件下,搜索覆盖率可提升50%以上,障碍通过率可提升60%以上。同时,创新点体现在将雁阵变换应用于多扑翼飞行机器人集群编队控制和将仿生集群行为控制应用于扑翼飞行机器人集群控制两个方面。     

多智能体系统指定时间双向编队控制

多智能体系统协同控制的收敛速率问题是当前系统与控制领域一个热点研究问题.结合指定时间控制思想,以一般线性动力学系统为控制对象,对多智能体系统双向编队问题进行研究.首先,利用庞特里亚金极大值原理,设计了指定时间双向编队控制器,双向编队指的是被分成两组的智能体最终以指定的编队队形、相反的方向进行运动;其次,通过运动规划算法...     

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。     

智能舰艇编队指挥控制系统体系结构设计

针对舰艇编队指挥控制系统协同作战自协同的需要,运用多智能体技术探索舰艇编队指控系统体系结构设计问题.提出了一种由指挥Agent和协同控制Agent构成的智能舰艇编队指挥控制系统,描述了其组织结构,分析了面向任务的协同作战任务分解和分配过程,完成了智能舰艇编队指控系统体系结构的顶层设计.对多Agent技术在舰艇编队指控系统中的应用有一定的参考价值.     

三架固定翼无人机协同编队飞行避障策略

针对无人机编队执行空战任务过程中存在无人机之间以及无人机与障碍物发生碰撞的问题,提出单向网络连接结构的多无人机避障算法和基于人工势场的控制方法,同时应用于无人机编队避障控制。以三架无人机构成的正三角形编队作为控制体,同时以长机的运动轨迹作为期望路径,长机提供僚机飞行信息,僚机接受信息保持编队飞行。多无人机编队发现障碍物到避障完成的过程包括编队集结、松散队形、最终恢复集结正三角形编队。仿真实验结果表明,所提避障控制策略能够确保编队收敛于期望的队形和稳定飞行状态。     

多约束条件下互联网骨干网路由器级拓扑生成方法

互联网骨干网是网络流量的中枢传输系统,其路由器级拓扑结构对于网络抗毁性分析具有重要意义。由于难以获取互联网骨干网路由器级的真实拓扑,通过分析骨干网的形成因素,将地理位置、节点间联系强度、基础设施费用、鲁棒性等因素结合起来,提出一种多约束条件下的互联网骨干网路由器级拓扑生成方法。该方法既可以构造难以公开获取网络测量数据的骨干网,也可以用来生成某一骨干网的多种替身拓扑集。通过现实中的互联网骨干网作为实例,验证了方法的有效性。     

无人飞行器Ad Hoc网络中容错节点移动控制算法

针对无人飞行器Ad Hoc网络的容错设计需求,基于UAV节点的可控移动特性,提出了一种基于强化边启发的节点移动控制算法.首先采用文化基因算法对给定通信网络对应的拓扑图进行搜索,求解使图获取顶点2 -连通属性所需新增的最小成本强化边组合.以强化边为启发,将连接的节点移动到彼此通信范围内来实现强化边,同时以这些节点为leader,采用基于一致性算法的leader-follower控制算法移动其他关联节点,使变化后的网络为顶点2-连通,从而实现网络容错.仿真实验结果表明算法的可行性与有效性,节点总的移动距离少于用于对比的块移动算法和紧缩算法.     

基于跨层协议模型的机间自组织网络优化研究

节点高速移动、拓扑动态变化、传输质量不稳定是机间自组织网络的基本特征,空中环境的特殊性使得网络适应能力和传输效率成为机间自组织网络面临的最基本挑战。分析机间自组织网络的功能需求、传统的分层协议模型在应用过程中存在的问题,提出机间自组织网络跨层协议模型和跨层优化方法,指出研究中面临的难题和技术方向,为机间自组织网络协议设计提供参考。     

改进的蚁群算法及其在卫星网络路由计算中的应用

介绍了蚁群算法的原理,然后对现有蚁群算法进行了一些改进,使它能够快速地收敛以满足高速变化的卫星网络拓扑结构.采用改进的虚拟拓扑策略解决了卫星网络拓扑高速变换的问题,将改进的蚁群算法应用于其上,并给出了相应的性能评估.所提出的改进的虚拟拓扑策略,能够大大减少一个系统周期内卫星网的时间片个数.应用于此基础上的改进的蚁群算法也体现了较好的性能.     

TDMA网络及通信信道模拟系统的设计与实现

由于无线信道不稳定,且网络拓扑难以控制,在基于TDMA网络的无线收发设备开发上层应用时,迫切需要一个简单易控、比较真实的开发调试平台。文中比较了国内外一些无线网络模拟器的优缺点,提出并设计实现了一种通过以太网模拟无线网络的模拟系统。该模拟系统具有扩展性好,真实可靠且操作简单等优点,对加快相关设备和应用系统的研发进程,节约开发成本具有重要的意义。     

基于复杂网络的作战同步建模与优化

为了量化分析作战同步问题,提出多作战单元协同作战复杂网络模型,在此基础上,应用复杂网络同步理论,重点从作战单元动力学行为和网络拓扑结构两个方面对作战同步的内在机理进行分析。针对不同的作战情形,设计了静态同步和动态同步两种网络,并分别应用离散粒子群算法对网络结构进行优化。对网络抗毁性的仿真实验表明两型网络对随机攻击和恶意攻击均具有较好的鲁棒性。     

灾害应急反应建模与仿真

为了满足多智能体应急反应仿真的需求,首先对构建多智能体应急反应仿真模拟框架的复杂性进行了分析,在此基础上提出并设计了组件式仿真模拟框架.采用本体(Ontology)建模、语义网模型及产生式规则推理等理论方法构建了仿真模拟框架的场景建模模块、人员Agent建模模块等组件.最后对依照上述研究内容所开发的原型系统进行了测试,对测试结果进行了分析,结果表明该框架能够有效满足多智能体应急反应仿真的建模需求.     

某型MAV的自主导航算法及飞行试验*

针对某型固定翼MAV,在飞行姿态控制和高度控制已经比较完善、机载GPS精度受到制约并存在信号延时的状况下,对该MAV的导航算法进行了探讨。历经多次计算机仿真和飞行试验,根据PID控制原理,设计并完善了适合该MAV的导航算法,给出了基于此算法的飞行试验结果。试验结果表明,该算法满足MAV执行长距离飞行任务的要求。     

代谢网络结构特征的生物信息学研究

作为生物信息学的重要研究内容,近年来代谢网络结构特征方面的研究取得了许多成果。回顾了代谢网络的重构和表示方法,重点综述了代谢网络宏观结构特征所蕴含的生物学意义,以及拓扑特征所揭示的网络演化过程和网络稳健性信息,提出了目前研究中仍然存在的问题及可能的解决思路,并对将来的研究趋势进行了阐述。     

Minimum-cost flows in convex-cost networks

An algorithm is given for solving minimum-cost flow problems where the shipping cost over an arc is a convex function of the number of units shipped along that arc. This provides a unified way of looking at many seemingly unrelated problems in different areas. In particular, it is shown how problems associated with electrical networks, with increasing the capacity of a network under a fixed budget, with Laplace equations, and with the Max-Flow Min-Cut Theorem may all be formulated into minimum-cost flow problems in convex-cost networks.