吸引排斥作用下的网络化多智能体系统的群集行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61603071
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

This proposal investigates collective behaviors of complex multi-agent systems in networks with attractive and repulsive interactions. For the case when the neighboring agents' relative information is available, simple criteria will be established for the linear multi-agent system reaching consensus with attractive and repulsive interactions. The convergence speed of the system will be analyzed. We will identify how to introduce the repulsive interaction to a network to accelerate the convergence of the system. For the case when the neighboring agents' absolute information is available, sufficient and necessary conditions will be proposed for the linear multi-agent system reaching consensus, realizing polarization, and clustering under a relaxed connectivity condition. The corresponding convergence speed will be analyzed. Finally, we will look into the impact of nonlinear coupling on collective behaviors of networked multi-agent systems. For the coupled nonlinear Kuramoto oscillator system, several typical coupling network topologies and general connected topologies will be studied and conditions will be established for frequency synchronization, phase synchronization, anti-phase synchronization and clustering for the system. This proposal will disclose the function of the repulsive interaction in the emergence of collective behaviors of multi-agent systems. The research results of the proposal will provide theoretical foundations for the design of new efficient and effective coordinated control algorithms for multi-agent systems.
本项目研究复杂多智能体系统在含有吸引排斥作用网络中的群集行为。针对吸引排斥作用下的网络,首先在邻居智能体相对信息可用时,建立线性多智能体系统状态达到一致的简易判别条件,分析系统的收敛速度,研究如何在网络中合理引入排斥作用加快系统的收敛速度;然后在邻居智能体绝对信息可用时,建立较宽松连通条件下线性多智能体系统达到一致、极化以及产生聚类的充分及必要条件,分析系统的收敛速度;最后讨论非线性耦合对网络化多智能体系统群集行为的影响,针对耦合非线性Kuramoto振子系统,研究几类典型耦合拓扑结构以及一般连通网络,建立系统频率同步、相位同步、反相位同步、聚类等的条件。本项目将揭示排斥作用在多智能体系统形成群集现象中的作用,项目成果将为设计新的快速有效的多智能体系统协调控制算法提供理论基础。

结项摘要

多智能体系统群集行为的研究是网络科学的一个热点问题,其研究成果为设计分布式协同控制算法提供指导。项目首先对邻居相对信息可用网络中的线性多智能体系统利用极限系统理论建立其指数一致性的条件,提出通过减小特定连边权重从而加快网络收敛速度的方法,提出随机采样下基于相对输出信息的一致性控制器设计方法,提出基于极限环的二维平面编队控制方法。对邻居绝对信息可用网络中的多智能体系统,建立随机矩阵乘积收敛的充分和必要条件,刻画其收敛速度,研究分布式协同算法异步实现的收敛性条件和通信延时对多智能体系统同步的影响。对非线性多智能体系统,建立系统状态达到一致、极化和聚类的条件。研究成果为从事多智能体系统协同控制研究的工程技术人员提供了一定的理论参考。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(0)
Analysis and applications of spectral properties of grounded Laplacian matrices for directed networks
有向网络接地拉普拉斯矩阵谱特性分析及应用
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2017.01.009
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Xia Weiguo;Cao Ming
  • 通讯作者:
    Cao Ming
Determination of Clock Synchronization Errors in Distributed Networks
分布式网络中时钟同步误差的确定
  • DOI:
    10.1137/16m1081397
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    SIAM Journal on Control and Optimization
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Xia Weiguo;Cao Ming
  • 通讯作者:
    Cao Ming
Reach control problem for affine multi-agent systems on simplices
单纯形上仿射多智能体系统的可达控制问题
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2019.05.052
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Wu Yuhu;Xia Weiguo;Cao Ming;Sun Xi Ming
  • 通讯作者:
    Sun Xi Ming
Random asynchronous iterations in distributed coordination algorithms
分布式协调算法中的随机异步迭代
  • DOI:
    10.1016/j.automatica.2019.108505
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Automatica
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chen Yao;Xia Weiguo;Cao Ming;Lu Jinhu
  • 通讯作者:
    Lu Jinhu
Limit-cycle-based design of formation control for mobile agents
基于极限环的移动智能体编队控制设计
  • DOI:
    10.1109/tac.2019.2946338
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Automatic Control
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Chen Wang;Weiguo Xia;Guangming Xie
  • 通讯作者:
    Guangming Xie

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新型灰色接近关联模型及其拓展
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  • 期刊:
    北京电影学院学报
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  • 作者:
    夏卫国;侯光明
  • 通讯作者:
    侯光明

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夏卫国的其他基金

复杂多自主体网络的演化博弈动力学研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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