具體描述
內容簡介
《多智能體係統的協同群集運動控製》以多智能體係統協同群集運動控製為主綫，首先介紹瞭圖論和控製器設計所用到的基礎理論知識；其次，分彆從拓撲結構的邊保持和代數連通度兩個角度介紹瞭連通性保持條件下的協同群集運動控製協議設計方法；進而，針對典型的輪式移動機器人非完整約束模型介紹瞭連通性保持條件下的協同控製策略，為簡化係統復雜拓撲結構，還介紹瞭基於骨乾網絡提取的協同群集運動控製策略；書中將個體動態模型提升到高階非綫性係統模型，介紹瞭高階非綫性係統協同控製協議設計方法；最後，針對多智能體係統非閤作行為檢測與隔離進行瞭詳細介紹，並提齣瞭相關算法。《多智能體係統的協同群集運動控製》可作為係統與控製及其相關研究領域的科研工作者、工程技術人員、高等院校師生的參考書，也可作為研究生和高年級本科生的教科書。
內頁插圖
目錄
編者的話序言
前言
第1章 緒論
1．1 多智能體分布式群集運動控製
1．2 多智能體一緻性控製概述
1．2．1 低階積分器多智能體一緻性
1．2．2 高階綫性多智能體一緻性
1．2．3 高階非綫性多智能體一緻性
1．3 多智能體非閤作行為檢測與補償概述
1．4 代數圖論背景知識
第2章 連通性保持條件下多智能體係統群集運動控製
2．1 研究背景
2．2 問題描述
2．3 領航跟隨群集運動控製律
2．4 穩定性分析
2．5 仿真和實驗
2．5．1 數值仿真
2．5．2 實物實驗
2．6 結論
第3章 基於代數連通度估計的多智能體係統群集運動控製
3．1 研究背景
3．2 問題描述
3．3 控製律設計
3．4 λ2的分布式估計
3．5 穩定性分析
3．6 仿真和實驗
3．6．1 數值仿真
3．6．2 實物實驗
3．7 結論
第4章 連通性保持下多移動機器人群集控製
4．1 研究背景
4．2 問題描述
4．3 群集運動控製器設計
4．3．1 不帶有領航者的群集運動控製
4．3．2 帶有領航者的群集運動控製
4．4．仿真和實驗
4．4．1 數值仿真
4．2 實物實驗
4．5 結論
第5章 基於骨乾網絡的多智能體係統群集運動與避障控製
5．1 研究背景
5．2 預備知識
5．2．1 問題描述
5．2．2 流體力學基礎
5．2．3 流函數
5．3 總體控製策略
5．3．1．分布式拓撲控製
5．3．2 分布式運動控製
5．4 仿真和實驗
5．4．1 數值仿真
5．4．2 實物實驗
5．5 結論
第6章 參數不確定的高階非綫性多智能體係統一緻性控製
6．1 研究背景
6．2 問題描述
……
第7章 Brunovsky型高階非綫性多智能體係統一緻性控製
第8章 高階非綫性多智能體分布式自適應魯棒控製
第9章 多任務約束下多智能體協同編隊控製
第10章 一階多智能體係統非閤作行為檢測與隔離
第11章 基於鄰居相關狀態的多智能體非閤作行為檢測與隔離
參考文獻
前言/序言
智能體的概念來源於分布式人工智能的思想，通常而言，可以把智能體定義為用來完成某類任務，能作用於自身和環境、有生命周期的一個物理的或抽象的計算實體。智能體的特點是具有自主性、局部通信／感知能力、分布式協作能力、任務分解能力、自適應性和推理能力。而多智能體係統是由多個智能體組成的具有鬆散耦閤結構的，並且通過係統中智能體之間以及智能體與環境之間的通信、協商和協作來共同完成單個智能體（Agent）因能力、知識或資源上的不足而無法解決的問題的係統。多智能體係統通過相互協作，可以完成超齣它們各自能力範圍的任務，使得係統整體能力大於個體能力之和。魯棒性、分散性、自組織性是多智能體係統動態行為的基本特徵。多智能體協同控製是目前控製科學研究領域的一個熱點課題，在許多國際期刊及會議中，每年均有大量關於多智能體係統的研究文章齣現。多智能體係統由個體的動態模型、通信網絡拓撲、分布式控製律f或者協議／規則）三個基本要素構成。本書以多智能體係統協同群集運動控製為主綫，圍繞上述三個基本要素，首先介紹圖論和控製器設計所用到的基礎性理論等背景知識；其次麵嚮典型應用，考慮實際約束條件，分彆從拓撲結構的邊保持和代數連通度兩個角度介紹通信連通性保持條件下的協同群集運動控製協議設計方法；進而，從個體動態模型和拓撲結構模型兩方麵繼續深入，針對典型的輪式移動機器人非完整約束模型介紹連通性保持條件下的協同控製策略，為簡化係統拓撲結構對控製器設計的影響，介紹基於骨乾網絡提取的協同群集運動控製策略；書中還將個體動態模型由簡單的一階、二階綫性模型提升到高階非綫性係統模型，介紹高階非綫性係統協同控製協議設計方法；最後針對多智能體係統非閤作行為檢測與隔離進行詳細介紹，並提齣相關算法。本書內容自成體係，旨在嚮讀者詳細介紹多智能體係統協同群集運動控製的基礎理論和最新研究成果。
本書由11個章節構成。第1章為基礎知識部分，首先對多智能體群集運動控製、一緻性控製以及非閤作行為檢測與補償進行全麵的綜述，其次介紹在理論推導過程中所用到的代數圖論的基礎理論知識。第2章介紹在無法獲取動態領航者智能體的加速度信息的條件下，進行連通性保持的有界群集運動控製方法。第3章從全局連通性的角度，介紹基於代數連通度分布式估計的連通性保持控製方法。第4章針對非完整約束輪式機器人，介紹連通性保持下的多移動機器人群集控製。第5章介紹層次型骨乾網絡的建立方法，以及基於骨乾網絡提取的協同避障運動控製方法。第6章針對參數不確定的高階非綫性多智能體係統，設計分布式控製器實現係統的一緻性。第7章針對：Brunovsky型高階非綫性多智能體係統，設計分布式一緻性控製器。第8章針對高階非綫性多智能體係統，設計自適應魯棒一緻性控製器，並對控製器性能進行分析。第9章在多任務約束下，設計多智能體一緻性控製器。第10章介紹一階多智能體係統的非閤作行為檢測、隔離與修復算法。第兒章介紹基於鄰居相關狀態的多智能體非閤作行為檢測與隔離算法。
感謝中國自動化學會控製理論專業委員會、《係統與控製叢書》編委會對本書齣版的大力支持。本書得到瞭國傢傑齣青年科學基金項目（60925011）、國傢自然科學基金創新研究群體項目（61321002、61621063）、國傢自然科學基金重大國際閤作研究項目（61120106010）、國傢自然科學基金項目（61573062、61304215、61673058）、北京市優秀博士學位論文指導教師科技項目（20131000704）的資助，在此錶示衷心的感謝。同時，還要感謝本領域相關同行學者在本書撰寫過程中給予的熱心支持，以及毛昱天、黃捷、楊慶凱、李儼、尉越、盧少磊、吳楚、王雪源、商成思、開星雄、羅明等同學對本書齣版給予的大力幫助。
由於作者水平有限，書中疏漏和不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
作者
2016年11月
用戶評價
《多智能體係統的協同群集運動控製》這個題目，勾起瞭我對復雜係統動力學的好奇心。我一直覺得，當個體之間相互作用形成一個整體時，往往會湧現齣一些意想不到的集體行為。書名中的“協同”二字，意味著它不僅僅是簡單的個體運動的疊加，而是包含著信息共享、相互協調、以及目標一緻性等重要因素。我非常想瞭解，在設計一個協同群集運動控製係統時，會涉及到哪些關鍵的設計原則？比如，如何平衡個體的自主性和群體的整體性？如何設計有效的通信機製，確保信息能夠及時準確地傳遞？又如何處理群體在執行任務過程中可能遇到的不確定性，例如環境變化、傳感器噪聲、或者通信中斷？我個人比較關注的方麵是，書中是否會討論一些能夠保證係統魯棒性和穩定性的控製方法？特彆是對於大規模的智能體群體，如何纔能在保證效率的同時，還能有效地應對各種乾擾？如果這本書能夠提供一些關於優化群集運動軌跡、降低能耗、或者最大化任務完成率的策略，那就太棒瞭。我希望它能讓我對如何構建一個智能、高效、且富有彈性的多智能體係統有更深入的理解。
評分《多智能體係統的協同群集運動控製》這個書名，讓我聯想到瞭一些非常生動的場景，比如鳥群的飛行、魚群的遊動，甚至是細胞的遷移。這些自然界的例子，都展示瞭簡單的個體如何通過簡單的規則，湧現齣復雜的集體行為。我想，這本書的目的就是將這種自然界的智慧，應用於工程領域，讓機器也能做到這一點。我特彆想瞭解，書中是否會介紹一些基於模仿學習或者群體智能算法的控製方法？比如，如何通過觀察和模仿，讓智能體快速學習到復雜的協同策略？又或者，如何利用群體中個體的簡單交互，來驅動整個群體的有序運動？我猜測，書中可能會討論一些在局部信息下實現全局最優的分布式控製策略，這對我來說非常有啓發性。另外，我個人也對如何評估群集運動的效率和性能很感興趣，書中是否會提供一些量化的指標和評價方法？我希望這本書能夠讓我看到，如何將抽象的數學模型，轉化為能夠解決實際問題的智能係統，並最終實現令人驚嘆的協同群集運動。
評分這本書的名字聽起來就很有意思，《多智能體係統的協同群集運動控製》。我一直對人工智能和機器人技術非常著迷，特彆是當一群智能體能夠協同閤作，完成一些復雜的任務時，那種場麵總是讓人驚嘆。想象一下，成百上韆的無人機在空中編隊飛行，或者一群機器人在工廠裏默契地搬運物品，甚至是在災難救援現場，它們能夠高效地協調行動，這背後一定蘊含著深刻的科學原理和精妙的算法。《多智能體係統的協同群集運動控製》這個書名，直接點明瞭核心內容——如何讓這些獨立的智能體，像一個有生命的群體一樣，擁有共同的目標，並且能夠有效地組織起來，朝著同一個方嚮前進。我尤其好奇的是，在控製過程中，如何處理不同智能體之間的相互影響、通信延遲、甚至是個彆智能體失效等復雜情況。如果這本書能夠深入淺齣地解釋這些挑戰，並提供切實可行的解決方案，那對我來說將是非常寶貴的學習資源。我期待它能包含一些引人入勝的案例研究，比如在交通管理、無人機偵察、或者機器人舞蹈等領域的應用。我希望這本書不僅僅是理論的堆砌，更能激發我對未來智能係統發展的想象力，讓我看到更多可能性。
評分拿到《多智能體係統的協同群集運動控製》這本書，我第一個想法就是它可能涉及一些高深的數學建模和控製理論。我猜想，書中會詳細介紹各種用於描述智能體行為的模型，比如基於規則的模型、基於學習的模型，甚至是仿生學模型。然後，如何將這些模型轉化為實際的控製策略，讓智能體能夠協同運動，這纔是真正的挑戰。我特彆想知道書中會探討哪些主流的協同控製算法，例如分布式一緻性控製、基於領航-跟隨的控製、或者基於行為的群體控製等等。同時，我也對書中可能包含的仿真和實驗部分充滿期待。畢竟，理論的驗證離不開實踐，如果書中能展示一些仿真結果或者實際的實驗案例，那將大大增強其說服力，也更容易幫助讀者理解抽象的概念。我希望這本書能夠提供一些通用的框架和方法，讓讀者能夠將其應用於不同類型的多智能體係統，而不僅僅局限於某一種特定的應用場景。另外，對於初學者來說，如果書中能夠循序漸進地引入概念，並提供清晰的解釋，那將是非常友好的。我希望這本書能夠為我打開一扇理解智能體群體行為的窗戶。
評分這本書的書名《多智能體係統的協同群集運動控製》聽起來就非常有學術價值，我猜測它會涉及很多前沿的研究成果。我很好奇，在當前的技術背景下，關於多智能體協同群集運動控製，有哪些最新的研究熱點和發展趨勢？書中是否會探討人工智能技術，例如機器學習、深度強化學習等，在提升協同控製能力方麵的應用？我一直認為，智能體之間的學習和適應能力是實現真正高效協同的關鍵。因此，我非常期待書中能提供一些關於智能體如何通過交互學習，不斷優化其行為策略，從而更好地實現群體目標的方法。此外，我還想知道，在實際部署多智能體係統時，會麵臨哪些工程上的挑戰？例如，硬件資源的限製、通信帶寬的瓶頸、以及係統部署和維護的復雜度等等。如果這本書能夠在這方麵提供一些實用的建議和解決方案，那將非常有價值。我希望這本書能夠幫助我瞭解這個領域的最新進展，並為我今後的學習和研究提供方嚮。
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