具体描述
内容简介
《多智能体系统的协同群集运动控制》以多智能体系统协同群集运动控制为主线，首先介绍了图论和控制器设计所用到的基础理论知识；其次，分别从拓扑结构的边保持和代数连通度两个角度介绍了连通性保持条件下的协同群集运动控制协议设计方法；进而，针对典型的轮式移动机器人非完整约束模型介绍了连通性保持条件下的协同控制策略，为简化系统复杂拓扑结构，还介绍了基于骨干网络提取的协同群集运动控制策略；书中将个体动态模型提升到高阶非线性系统模型，介绍了高阶非线性系统协同控制协议设计方法；最后，针对多智能体系统非合作行为检测与隔离进行了详细介绍，并提出了相关算法。《多智能体系统的协同群集运动控制》可作为系统与控制及其相关研究领域的科研工作者、工程技术人员、高等院校师生的参考书，也可作为研究生和高年级本科生的教科书。
内页插图
目录
编者的话序言
前言
第1章 绪论
1．1 多智能体分布式群集运动控制
1．2 多智能体一致性控制概述
1．2．1 低阶积分器多智能体一致性
1．2．2 高阶线性多智能体一致性
1．2．3 高阶非线性多智能体一致性
1．3 多智能体非合作行为检测与补偿概述
1．4 代数图论背景知识
第2章 连通性保持条件下多智能体系统群集运动控制
2．1 研究背景
2．2 问题描述
2．3 领航跟随群集运动控制律
2．4 稳定性分析
2．5 仿真和实验
2．5．1 数值仿真
2．5．2 实物实验
2．6 结论
第3章 基于代数连通度估计的多智能体系统群集运动控制
3．1 研究背景
3．2 问题描述
3．3 控制律设计
3．4 λ2的分布式估计
3．5 稳定性分析
3．6 仿真和实验
3．6．1 数值仿真
3．6．2 实物实验
3．7 结论
第4章 连通性保持下多移动机器人群集控制
4．1 研究背景
4．2 问题描述
4．3 群集运动控制器设计
4．3．1 不带有领航者的群集运动控制
4．3．2 带有领航者的群集运动控制
4．4．仿真和实验
4．4．1 数值仿真
4．2 实物实验
4．5 结论
第5章 基于骨干网络的多智能体系统群集运动与避障控制
5．1 研究背景
5．2 预备知识
5．2．1 问题描述
5．2．2 流体力学基础
5．2．3 流函数
5．3 总体控制策略
5．3．1．分布式拓扑控制
5．3．2 分布式运动控制
5．4 仿真和实验
5．4．1 数值仿真
5．4．2 实物实验
5．5 结论
第6章 参数不确定的高阶非线性多智能体系统一致性控制
6．1 研究背景
6．2 问题描述
……
第7章 Brunovsky型高阶非线性多智能体系统一致性控制
第8章 高阶非线性多智能体分布式自适应鲁棒控制
第9章 多任务约束下多智能体协同编队控制
第10章 一阶多智能体系统非合作行为检测与隔离
第11章 基于邻居相关状态的多智能体非合作行为检测与隔离
参考文献
前言/序言
智能体的概念来源于分布式人工智能的思想，通常而言，可以把智能体定义为用来完成某类任务，能作用于自身和环境、有生命周期的一个物理的或抽象的计算实体。智能体的特点是具有自主性、局部通信／感知能力、分布式协作能力、任务分解能力、自适应性和推理能力。而多智能体系统是由多个智能体组成的具有松散耦合结构的，并且通过系统中智能体之间以及智能体与环境之间的通信、协商和协作来共同完成单个智能体（Agent）因能力、知识或资源上的不足而无法解决的问题的系统。多智能体系统通过相互协作，可以完成超出它们各自能力范围的任务，使得系统整体能力大于个体能力之和。鲁棒性、分散性、自组织性是多智能体系统动态行为的基本特征。多智能体协同控制是目前控制科学研究领域的一个热点课题，在许多国际期刊及会议中，每年均有大量关于多智能体系统的研究文章出现。多智能体系统由个体的动态模型、通信网络拓扑、分布式控制律f或者协议／规则）三个基本要素构成。本书以多智能体系统协同群集运动控制为主线，围绕上述三个基本要素，首先介绍图论和控制器设计所用到的基础性理论等背景知识；其次面向典型应用，考虑实际约束条件，分别从拓扑结构的边保持和代数连通度两个角度介绍通信连通性保持条件下的协同群集运动控制协议设计方法；进而，从个体动态模型和拓扑结构模型两方面继续深入，针对典型的轮式移动机器人非完整约束模型介绍连通性保持条件下的协同控制策略，为简化系统拓扑结构对控制器设计的影响，介绍基于骨干网络提取的协同群集运动控制策略；书中还将个体动态模型由简单的一阶、二阶线性模型提升到高阶非线性系统模型，介绍高阶非线性系统协同控制协议设计方法；最后针对多智能体系统非合作行为检测与隔离进行详细介绍，并提出相关算法。本书内容自成体系，旨在向读者详细介绍多智能体系统协同群集运动控制的基础理论和最新研究成果。
本书由11个章节构成。第1章为基础知识部分，首先对多智能体群集运动控制、一致性控制以及非合作行为检测与补偿进行全面的综述，其次介绍在理论推导过程中所用到的代数图论的基础理论知识。第2章介绍在无法获取动态领航者智能体的加速度信息的条件下，进行连通性保持的有界群集运动控制方法。第3章从全局连通性的角度，介绍基于代数连通度分布式估计的连通性保持控制方法。第4章针对非完整约束轮式机器人，介绍连通性保持下的多移动机器人群集控制。第5章介绍层次型骨干网络的建立方法，以及基于骨干网络提取的协同避障运动控制方法。第6章针对参数不确定的高阶非线性多智能体系统，设计分布式控制器实现系统的一致性。第7章针对：Brunovsky型高阶非线性多智能体系统，设计分布式一致性控制器。第8章针对高阶非线性多智能体系统，设计自适应鲁棒一致性控制器，并对控制器性能进行分析。第9章在多任务约束下，设计多智能体一致性控制器。第10章介绍一阶多智能体系统的非合作行为检测、隔离与修复算法。第儿章介绍基于邻居相关状态的多智能体非合作行为检测与隔离算法。
感谢中国自动化学会控制理论专业委员会、《系统与控制丛书》编委会对本书出版的大力支持。本书得到了国家杰出青年科学基金项目（60925011）、国家自然科学基金创新研究群体项目（61321002、61621063）、国家自然科学基金重大国际合作研究项目（61120106010）、国家自然科学基金项目（61573062、61304215、61673058）、北京市优秀博士学位论文指导教师科技项目（20131000704）的资助，在此表示衷心的感谢。同时，还要感谢本领域相关同行学者在本书撰写过程中给予的热心支持，以及毛昱天、黄捷、杨庆凯、李俨、尉越、卢少磊、吴楚、王雪源、商成思、开星雄、罗明等同学对本书出版给予的大力帮助。
由于作者水平有限，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。
作者
2016年11月
用户评价
《多智能体系统的协同群集运动控制》这个书名，让我联想到了一些非常生动的场景，比如鸟群的飞行、鱼群的游动，甚至是细胞的迁移。这些自然界的例子，都展示了简单的个体如何通过简单的规则，涌现出复杂的集体行为。我想，这本书的目的就是将这种自然界的智慧，应用于工程领域，让机器也能做到这一点。我特别想了解，书中是否会介绍一些基于模仿学习或者群体智能算法的控制方法？比如，如何通过观察和模仿，让智能体快速学习到复杂的协同策略？又或者，如何利用群体中个体的简单交互，来驱动整个群体的有序运动？我猜测，书中可能会讨论一些在局部信息下实现全局最优的分布式控制策略，这对我来说非常有启发性。另外，我个人也对如何评估群集运动的效率和性能很感兴趣，书中是否会提供一些量化的指标和评价方法？我希望这本书能够让我看到，如何将抽象的数学模型，转化为能够解决实际问题的智能系统，并最终实现令人惊叹的协同群集运动。
评分这本书的名字听起来就很有意思，《多智能体系统的协同群集运动控制》。我一直对人工智能和机器人技术非常着迷，特别是当一群智能体能够协同合作，完成一些复杂的任务时，那种场面总是让人惊叹。想象一下，成百上千的无人机在空中编队飞行，或者一群机器人在工厂里默契地搬运物品，甚至是在灾难救援现场，它们能够高效地协调行动，这背后一定蕴含着深刻的科学原理和精妙的算法。《多智能体系统的协同群集运动控制》这个书名，直接点明了核心内容——如何让这些独立的智能体，像一个有生命的群体一样，拥有共同的目标，并且能够有效地组织起来，朝着同一个方向前进。我尤其好奇的是，在控制过程中，如何处理不同智能体之间的相互影响、通信延迟、甚至是个别智能体失效等复杂情况。如果这本书能够深入浅出地解释这些挑战，并提供切实可行的解决方案，那对我来说将是非常宝贵的学习资源。我期待它能包含一些引人入胜的案例研究，比如在交通管理、无人机侦察、或者机器人舞蹈等领域的应用。我希望这本书不仅仅是理论的堆砌，更能激发我对未来智能系统发展的想象力，让我看到更多可能性。
评分《多智能体系统的协同群集运动控制》这个题目，勾起了我对复杂系统动力学的好奇心。我一直觉得，当个体之间相互作用形成一个整体时，往往会涌现出一些意想不到的集体行为。书名中的“协同”二字，意味着它不仅仅是简单的个体运动的叠加，而是包含着信息共享、相互协调、以及目标一致性等重要因素。我非常想了解，在设计一个协同群集运动控制系统时，会涉及到哪些关键的设计原则？比如，如何平衡个体的自主性和群体的整体性？如何设计有效的通信机制，确保信息能够及时准确地传递？又如何处理群体在执行任务过程中可能遇到的不确定性，例如环境变化、传感器噪声、或者通信中断？我个人比较关注的方面是，书中是否会讨论一些能够保证系统鲁棒性和稳定性的控制方法？特别是对于大规模的智能体群体，如何才能在保证效率的同时，还能有效地应对各种干扰？如果这本书能够提供一些关于优化群集运动轨迹、降低能耗、或者最大化任务完成率的策略，那就太棒了。我希望它能让我对如何构建一个智能、高效、且富有弹性的多智能体系统有更深入的理解。
评分拿到《多智能体系统的协同群集运动控制》这本书，我第一个想法就是它可能涉及一些高深的数学建模和控制理论。我猜想，书中会详细介绍各种用于描述智能体行为的模型，比如基于规则的模型、基于学习的模型，甚至是仿生学模型。然后，如何将这些模型转化为实际的控制策略，让智能体能够协同运动，这才是真正的挑战。我特别想知道书中会探讨哪些主流的协同控制算法，例如分布式一致性控制、基于领航-跟随的控制、或者基于行为的群体控制等等。同时，我也对书中可能包含的仿真和实验部分充满期待。毕竟，理论的验证离不开实践，如果书中能展示一些仿真结果或者实际的实验案例，那将大大增强其说服力，也更容易帮助读者理解抽象的概念。我希望这本书能够提供一些通用的框架和方法，让读者能够将其应用于不同类型的多智能体系统，而不仅仅局限于某一种特定的应用场景。另外，对于初学者来说，如果书中能够循序渐进地引入概念，并提供清晰的解释，那将是非常友好的。我希望这本书能够为我打开一扇理解智能体群体行为的窗户。
评分这本书的书名《多智能体系统的协同群集运动控制》听起来就非常有学术价值，我猜测它会涉及很多前沿的研究成果。我很好奇，在当前的技术背景下，关于多智能体协同群集运动控制，有哪些最新的研究热点和发展趋势？书中是否会探讨人工智能技术，例如机器学习、深度强化学习等，在提升协同控制能力方面的应用？我一直认为，智能体之间的学习和适应能力是实现真正高效协同的关键。因此，我非常期待书中能提供一些关于智能体如何通过交互学习，不断优化其行为策略，从而更好地实现群体目标的方法。此外，我还想知道，在实际部署多智能体系统时，会面临哪些工程上的挑战？例如，硬件资源的限制、通信带宽的瓶颈、以及系统部署和维护的复杂度等等。如果这本书能够在这方面提供一些实用的建议和解决方案，那将非常有价值。我希望这本书能够帮助我了解这个领域的最新进展，并为我今后的学习和研究提供方向。
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