[01404282]网络化多智能体系统协同控制理论与优化方法

该项目属于自动控制应用理论学科领域，并对局部灾变、森林防火等区域远程监控具有重要的指导意义。现有研究普遍利用传感器随机部署来进行区域远程监控，需要大量的冗余传感器，且很难实现完全覆盖监控和可靠通信传输。该项目在传感器基础上增加部署自主移动机器人，进而构建网络化多智能体系统以达到全方位、全天候的区域远程监控。网络化多智能体系统应用到远程区域监控主要存在两方面挑战：(1)在稳健组网层面，需要设计满足监控节能性要求的静态多智能体部署覆盖算法，以最大化监测网络寿命；(2)在协同控制层面，需要设计满足监控鲁棒性要求的动态多智能体一致性编队算法，以提高区域远程监控的机动性。针对上述挑战，该项目在国家自然科学基金(60704009、61074065、61375105、61403334)、河北省自然科学基金(F2012203119)以及河北省教育厅重点项目(ZD200908)的资助下，聚焦“多智能体系统协同机制与优化机理”这一科学问题，自2008年始，深入挖掘多智能体系统协同能力与优化模式间本质关联与规律，取得如下主要创新性成果： (1)针对多智能体系统稳健组网监控覆盖问题，发现并刻画了智能体之间交互特性及对控制性能的影响机理，提出最小与最优刚性拓扑生成算法，并引入休眠机制以减少组网能耗，为多智能体稳健组网与优化控制奠定了理论依据。 (2)针对多智能体系统在远程监控中的一致性控制问题，考虑模型不确定约束以及监测噪声，提出异构模型下的多智能体一致性控制策略，突破了传统方法仅能处理同构网络的局限，为进一步研究多智能体编队控制问题提供了理论指导。 (3)针对多智能体系统在远程监控中的编队控制问题，揭示了有限局部信息交互与系统编队控制的耦合机理，提出了补偿递推策略，系统地解决了信息缺失下多智能体编队稳定性问题，对提高远程监控网络自主性具有重要实用价值。 (4)面向区域远程监控实际需求，围绕监测平台的稳健组网与协同控制问题，设计了通信接口与嵌入式软件，开发了矿下安全生产的精确位置服务与多源信息融合管理共性平台。 2008年1月至2015年12月，项目发表相关论文55篇。该项目所涉及的8篇代表性论文均发表在信息与控制领域知名期刊，平均影响因子3.2以上，SCI引用114次，他引84次，谷歌学术引用255次，获授权发明专利2项，实用新型专利1项。研究成果被Automatica等顶级期刊广泛地引用或评价。项目负责人由于在网络化多智能体系统领域的突出贡献入选“河北省三三三人才”，其指导的博士生与硕士生毕业论文分别入选“河北省优秀博士学位论文”、“河北省优秀硕士学位论文”，与项目组成员李绍宝合作获得IEEE计算智能协会“最佳会议论文奖”，与项目组成员闫敬合作获得系统控制与信息处理全国博士生学术论坛“优秀交流奖”。项目组成员闫敬获得“河北省教育厅青年拔尖人才”荣誉称号。