基于事件触发机制的多智能体系统+一致性控制设计及实现
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2.设计二阶无Leader系统的事件触发控制协议。 通过矩阵变换方法，将系统 划分为两个子系统，分步利用李亚普诺夫稳定性设计其事件触发函数，保证二阶 系统的稳定性和一致性。 相应的，证明在该控制协议下，系统不存在Zeno行为。 通过MATLAB验证系统在该协议下最终能达到一致。 与原连续协议相比较，事件 触发协议减少了系统达到一致过程中的通讯。
学位授予单位和日期 电子科技大学
2015 年 6 月
答辩委员会主席
评阅人
注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF CONSENSUS CONTROL OF MULTI-AGENT
SYSTEM BASED ON EVENT-TRIGGER MECHANISM
1. We introduce an event-trigger mechanism and design a first-order system eventtrigger control protocol on the basis of the first-order multi-agent system consensus protocol. A triggering function of event-trigger mechanism ensuring the stability and consensus of first-order system is designed by using Lyapunov stability. By calculating the theoretical shortest trigger interval, it proves Zeno behavior does not exist in the system, and the stability and consistency is ensured to be achieved. Through MATLAB simulation, the system is verified to demonstrate consensus under the proposed protocol. Compared to the original continuous control protocol, event-triggered protocol reduces communications of the system during reaching consensus.
签名： 周裕龙
日期： 2015 年 5 月 25 日
关于论文使用授权的说明
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文
的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁
盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文
的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或
电子科技大学
UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA
硕士学位论文
MASTER THESIS
（电子科技大学图标）
论文题目
基于事件触发机制的多智能体系统 一致性控制设计及实现
源自文库
学科专业
学
号
作者姓名
指导教师
控制理论与控制工程 201221070427 周裕龙
A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China
Major: Author: Advisor:
School :
Control Theory and Control Engineering Zhou Yulong
III
ABSTRACT
3. We design the event-trigger control protocol of the second-order leader-follower system. By using variable trasformation and Lyapunov stability, the triggering function is designed. By scaling, the minimum interval of communication is acquired and it proves Zeno behavior does not exist in the system. The system consensus is verified to be finally reached under the protocol. Compared to the continuous-time control, event-triggered protocol reduces the communications of the system.
1.在一阶多智能体系统一致性协议的基础上，引入事件触发机制，设计一 阶系统的事件触发控制协议。 通过李亚普诺夫稳定性设计事件触发器的触发函 数，保证一阶系统的稳定性和一致性。 通过计算理论上的最短触发间隔，证明系 统不存在Zeno行为，保证系统在实际应用中稳定性和一致性是可以达到的。 通 过MATLAB仿真，验证了系统在该协议控制下达到一致。 相较于原连续控制协 议，事件触发协议减少了系统达到一致过程中的通讯。
胡江平 教授
分类号 UDC 注 1
密级
学位论文
基于事件触发机制的多智能体系统一致性控制设计及实现
（题名和副题名）
周裕龙
（作者姓名）
指导教师
胡江平 电子科技大学
教授 成都
（姓名、职称、单位名称）
申请学位级别 硕士 学科专业
控制理论与控制工程
提交论文日期 2015 年 4 月 论文答辩日期 2015 年 5 月
关键词：多智能体系统，一致性问题，事件触发机制，仿真程序设计
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Multi-agent system, has been widely used in many fields, is a hot direction in the field of control theory. Consensus problem is a fundamental problem of multi-agent system. All the improvements in consensus problem have an important effect on multiagent system in formation, flocking, tracking and so on. ”Consensus” refers to the states which are relevant to the system tend to be the same, while ”consensus problem” is the rule of interaction and information communication between different agents. Theoretical basis of consistency has been developed to be relatively complete, but all of these studies are in continuous time or in the discrete time. In the practical application, the excessive usage of communication will cost 70% of the energy for sensors. In order to reduce consumption of energy and occupancy of computing power, this thesis will introduce an event-triggered mechanism to improve the existing consensus protocol – in the premise of ensuring the stability and consensus of the system, it tries to minimize the computing and communications. The main contents are given as follows:
3.设计二阶Leader-Follower系统的事件触发控制协议。 通过变量替换，利用李 亚普诺夫稳定性设计了事件触发函数，通过放缩取得了通讯间隔的最小下界，证 明了Zeno行为不存在。 通过MATLAB验证了系统在该协议下最终达到一致，且相 较于连续控制协议，事件触发协议减少了系统的通讯。
4.设计并实现了一种多智能体系统的仿真程序。 该程序实现了对多智能体系 统仿真初始条件的控制化输入，计算仿真，动态地演示仿真结果，显示关键数据。 另外该程序能够通过简单的步骤对内置的多智能体算法进行扩展，适应不同的情 况。 程序能够在64位Windows系统上运行。
扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
签名： 周裕龙
导师签名： 胡江平
日期： 2015 年 5 月 25 日
摘要
摘要
多智能体系统在许多方面有着广泛的应用，是控制学科的一个热点。 一致性 问题是多智能体系统的基础问题，在一致性问题上的改进对于多智能体系统的编 队、群集、跟踪等问题意义重大。“一致性问题”是指系统中所关心的信息状态趋 于相同，而“一致性协议”是智能体间相互作用、信息传递的规则。 一致性问题 的理论基础已经展得比较完备，但是所有的这些研究成果都是在连续时间或者固 定离散时间内的，在实际应用中过多的通讯将消耗传感器70%的能源。 为了减少 能量消耗、 减少计算能力的占用，本文将引入一种事件触发的机制来改进现有的 一致性协议——在保证系统稳定和一致的前提下，尽可能减少计算和通信。 本文 主要研究内容如下：
Professor HuJiangping School of Automation Engineering
注 1 注明《国际十进分类法 UDC》的类号
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。
2. We design the event-trigger control protocol of second-order multi-agent system without leader. Through matrix transforming, the system is divided into two subsystems. We design the triggering function ensuring the stability and consensus of second-order system by using Lyapunov stability in subsystems. Similarly, it proves Zeno behavior does not exist in the system under the control protocol. Through MATLAB simulation, the system is verified to reach consensus under this control protocol. Compared with the original continuous protocol, event-triggered protocol reduces communications of the system during reaching consensus.
学位授予单位和日期 电子科技大学
2015 年 6 月
答辩委员会主席
评阅人
注 1：注明《国际十进分类法 UDC》的类号。
THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF CONSENSUS CONTROL OF MULTI-AGENT
SYSTEM BASED ON EVENT-TRIGGER MECHANISM
1. We introduce an event-trigger mechanism and design a first-order system eventtrigger control protocol on the basis of the first-order multi-agent system consensus protocol. A triggering function of event-trigger mechanism ensuring the stability and consensus of first-order system is designed by using Lyapunov stability. By calculating the theoretical shortest trigger interval, it proves Zeno behavior does not exist in the system, and the stability and consistency is ensured to be achieved. Through MATLAB simulation, the system is verified to demonstrate consensus under the proposed protocol. Compared to the original continuous control protocol, event-triggered protocol reduces communications of the system during reaching consensus.
签名： 周裕龙
日期： 2015 年 5 月 25 日
关于论文使用授权的说明
本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文
的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁
盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文
的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或
电子科技大学
UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA
硕士学位论文
MASTER THESIS
（电子科技大学图标）
论文题目
基于事件触发机制的多智能体系统 一致性控制设计及实现
源自文库
学科专业
学
号
作者姓名
指导教师
控制理论与控制工程 201221070427 周裕龙
A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China
Major: Author: Advisor:
School :
Control Theory and Control Engineering Zhou Yulong
III
ABSTRACT
3. We design the event-trigger control protocol of the second-order leader-follower system. By using variable trasformation and Lyapunov stability, the triggering function is designed. By scaling, the minimum interval of communication is acquired and it proves Zeno behavior does not exist in the system. The system consensus is verified to be finally reached under the protocol. Compared to the continuous-time control, event-triggered protocol reduces the communications of the system.
1.在一阶多智能体系统一致性协议的基础上，引入事件触发机制，设计一 阶系统的事件触发控制协议。 通过李亚普诺夫稳定性设计事件触发器的触发函 数，保证一阶系统的稳定性和一致性。 通过计算理论上的最短触发间隔，证明系 统不存在Zeno行为，保证系统在实际应用中稳定性和一致性是可以达到的。 通 过MATLAB仿真，验证了系统在该协议控制下达到一致。 相较于原连续控制协 议，事件触发协议减少了系统达到一致过程中的通讯。
胡江平 教授
分类号 UDC 注 1
密级
学位论文
基于事件触发机制的多智能体系统一致性控制设计及实现
（题名和副题名）
周裕龙
（作者姓名）
指导教师
胡江平 电子科技大学
教授 成都
（姓名、职称、单位名称）
申请学位级别 硕士 学科专业
控制理论与控制工程
提交论文日期 2015 年 4 月 论文答辩日期 2015 年 5 月
关键词：多智能体系统，一致性问题，事件触发机制，仿真程序设计
I
ABSTRACT
ABSTRACT
Multi-agent system, has been widely used in many fields, is a hot direction in the field of control theory. Consensus problem is a fundamental problem of multi-agent system. All the improvements in consensus problem have an important effect on multiagent system in formation, flocking, tracking and so on. ”Consensus” refers to the states which are relevant to the system tend to be the same, while ”consensus problem” is the rule of interaction and information communication between different agents. Theoretical basis of consistency has been developed to be relatively complete, but all of these studies are in continuous time or in the discrete time. In the practical application, the excessive usage of communication will cost 70% of the energy for sensors. In order to reduce consumption of energy and occupancy of computing power, this thesis will introduce an event-triggered mechanism to improve the existing consensus protocol – in the premise of ensuring the stability and consensus of the system, it tries to minimize the computing and communications. The main contents are given as follows:
3.设计二阶Leader-Follower系统的事件触发控制协议。 通过变量替换，利用李 亚普诺夫稳定性设计了事件触发函数，通过放缩取得了通讯间隔的最小下界，证 明了Zeno行为不存在。 通过MATLAB验证了系统在该协议下最终达到一致，且相 较于连续控制协议，事件触发协议减少了系统的通讯。
4.设计并实现了一种多智能体系统的仿真程序。 该程序实现了对多智能体系 统仿真初始条件的控制化输入，计算仿真，动态地演示仿真结果，显示关键数据。 另外该程序能够通过简单的步骤对内置的多智能体算法进行扩展，适应不同的情 况。 程序能够在64位Windows系统上运行。
扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
签名： 周裕龙
导师签名： 胡江平
日期： 2015 年 5 月 25 日
摘要
摘要
多智能体系统在许多方面有着广泛的应用，是控制学科的一个热点。 一致性 问题是多智能体系统的基础问题，在一致性问题上的改进对于多智能体系统的编 队、群集、跟踪等问题意义重大。“一致性问题”是指系统中所关心的信息状态趋 于相同，而“一致性协议”是智能体间相互作用、信息传递的规则。 一致性问题 的理论基础已经展得比较完备，但是所有的这些研究成果都是在连续时间或者固 定离散时间内的，在实际应用中过多的通讯将消耗传感器70%的能源。 为了减少 能量消耗、 减少计算能力的占用，本文将引入一种事件触发的机制来改进现有的 一致性协议——在保证系统稳定和一致的前提下，尽可能减少计算和通信。 本文 主要研究内容如下：
Professor HuJiangping School of Automation Engineering
注 1 注明《国际十进分类法 UDC》的类号
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。
2. We design the event-trigger control protocol of second-order multi-agent system without leader. Through matrix transforming, the system is divided into two subsystems. We design the triggering function ensuring the stability and consensus of second-order system by using Lyapunov stability in subsystems. Similarly, it proves Zeno behavior does not exist in the system under the control protocol. Through MATLAB simulation, the system is verified to reach consensus under this control protocol. Compared with the original continuous protocol, event-triggered protocol reduces communications of the system during reaching consensus.