基于平均理论的高阶线性多智能体系统趋同控制问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61304161
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0304.系统工程理论与技术
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Recently, consensus of high-order linear multi-agent systems has received much attention by many researchers. Current focus on this problem mainly puts emphasis on dealing with fixed network topology, with relatively few attention on the case of switching one. The averaging theory, which was initially proposed in celestial mechanics and was further developed in systems science, is a fundamental tool to investigate the stability of time-varying systems. Currently, the application of averaging theory to the field of consensus control of multi-agent systems under switching topology has just started, and there are many important issues to be solved. In this project, we provide some averaging-based consensus control algorithms for high-order liner multi-agent systems under switching topology. The following issues will be addressed. (1)The consensus controllability and observability of linear multi-agent systems under switching topoloty are examined, generalizing existing results which are limit to fixed topology. Furthemore, the dual principle betwee consensus controllability and consensus observability is explored. (2)Based on the consensus controllability and observability, the consensus control algorithms, which characterize the state couplings or output couplings among agents, are proposed by the tool of averaging method. Our algorithms generalize the existing results which are only valid for multi-agent systems whose node dynamics is neutrally stable. (3)The separation theory of the distributed observers for multi-agent systems is developed, which is used to the observer-based consensus control.
近年来,高阶线性多智能体系统的趋同控制引起了国内外学者极大的关注。目前这方面的研究主要集中在固定拓扑下的趋同控制,切换拓扑下的结论相对较少。平均理论作为天体力学和系统科学中研究时变系统稳定性的常用工具,最近被应用到切换拓扑下的多智能体系统趋同控制理论中。这方面的工作刚刚起步,有许多理论和应用方面的难题亟需解决。本项目应用平均理论研究切换拓扑下的高阶线性多智能体系统的趋同控制问题,具体包括:(1)研究切换拓扑下的线性多智能体系统的趋同能控性和趋同能观性,推广现有文献中固定拓扑下的趋同能控性和趋同能观性工作。讨论趋同能控性和趋同能观性之间的对偶原则。(2)在趋同能控性和趋同能观性的基础上,研究状态耦合型和输出耦合型趋同算法,放宽了现有文献中对节点线性系统中性稳定的假设,而只要求其能控能观。(3)发展基于分布式观测器的趋同控制理论,研究分布式观测器理论之分离性原理。

结项摘要

多智能体系统由分布式人工智能演化而来,重点研究分布式系统交互行为的基本定理和结构关系,是国际上的研究热点。多智能体系统趋同问题的根本任务是研究个体局部的低等行为怎样构建复杂且和谐的群集行为。个体间的交互方式,即网络拓扑,是系统集体行为形成的一个关键。切换拓扑下的趋同控制是该领域的难点之一。针对该问题,我们对高阶线性多智能体系统进行了深入的研究,提出了基于平均理论的趋同分析和算法框架。本项目针对已有研究成果中的局限,交叉融合平均理论、快周期时变理论、快切换系统理论等多种方法和技术,结合代数图论及多尺度分析,发展了切换拓扑下的线性多智能体系统的趋同分析和相应的算法设计,取得的研究成果主要包括以下四个方面:(1)给出了切换拓扑下趋同能控性/趋同能观性的定义和判据;(2)给出了状态耦合型趋同方案和基于观测器状态耦合的趋同方案,揭示了分布式对偶原理和分布式分离性原理;(3)将基于确定性平均理论的趋同方案初步推广到随机情形,找到了基于随机平均理论趋同方案的突破口;(4)给出了基于平均理论的趋同问题的若干应用,包括分布式优化问题,分布式事件驱动控制及分布式输出调节问题等。..项目成果主要以学术论文形式体现,已发表标注本项目资助的论文29篇,其中,SCI检索期刊论文25篇,EI期刊论文3篇,会议论文1篇,指导与本项目相关的硕士研究生3名。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
The Control and Modified Projective Synchronization of a Class of 2,3,4-Dimensional (Chaotic) Systems with Parameter and Model Uncertainties and External Disturbances Via Adaptive Control
通过自适应控制对一类具有参数和模型不确定性以及外部干扰的 2,3,4 维(混沌)系统进行控制和修正射影同步
  • DOI:
    10.6122/cjp.52.830
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chinese Journal of Physics
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Luo; Runzi;He; Longmin
  • 通讯作者:
    Longmin
Distributed event-triggered output regulation of multi-agent systems
多智能体系统的分布式事件触发输出调节
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Control
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wang; Xiaoli;Ni; Wei;Ma; Zhibin
  • 通讯作者:
    Zhibin
Event-triggered control of linear systems with saturated inputs
具有饱和输入的线性系统的事件触发控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Asian Journal of Control
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wei Ni;Ping Zhao;Xiaoli Wang;Jinhuan Wang
  • 通讯作者:
    Jinhuan Wang
Existence results for fractional functional differential equations with riemann-liouville derivative
带黎曼-刘维尔导数的分数阶泛函微分方程的存在性结果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Annals of Differential Equations
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiaxing Zhou;Hongwei Yin
  • 通讯作者:
    Hongwei Yin
基于平均理论的高阶线性多智能体系统在切换拓扑下的趋同控制问题综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    系统科学与数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    倪伟;赵平
  • 通讯作者:
    赵平

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其他文献

Adaptive Centralized Clustering Framework for Software-Defined Ultra-Dense Wireless Networks
软件定义的超密集无线网络的自适应集中式集群框架
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张平
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈竹;杨泽龙;倪伟;冯刚
  • 通讯作者:
    冯刚
多核混合可重构计算系统MRCS的设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    倪伟;邵响
  • 通讯作者:
    邵响

其他文献

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倪伟的其他基金

基于大偏差理论的分布式优化问题研究
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  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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基于随机平均的多智能体系统趋同控制及其在分布式状态估计中的应用
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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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

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          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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