В исследовании представлена ​​новая структура протокола для достижения консенсуса в многоагентных системах за конечное время.

Важные новости

Исследование представляет новый протокол структура для достижения консенсуса в конечном времени в многоагентных системах

Новая структура протокола обеспечивает глобальный и полуглобальный консенсус в конечном времени как для многоагентных систем без лидера, так и для многоагентных систем, следующих за лидером, и позволяет рассчитывать верхний предел -предел времени установления для замкнутой системы. Фото: Китайская ассоциация автоматизации

Проблемы консенсуса, когда группа агентов, таких как беспилотные транспортные средства, машины или роботы, должны согласовать определенные переменные только посредством локального общения внутри себя, привлекли значительное внимание как фундаментальный вопрос в совместное управление многоагентными системами. Проще говоря, мультиагентная система включает в себя множество агентов, принимающих решения, которые взаимодействуют между собой в общей среде для достижения общих или противоречивых целей в зависимости от ситуации.

В зависимости от того, отслеживают ли агенты заранее определенного лидера, эти проблемы можно разделить на консенсус без лидера или консенсус после лидера. Исследователи тщательно изучили оба типа проблем и разработали консенсусные протоколы. Однако большинство современных протоколов обеспечивают только асимптотический консенсус.

Некоторые приложения требуют точного консенсуса в течение ограниченного времени или конечного времени. Достижение такого консенсуса приводит к повышению точности и стабильности управления. В практических приложениях консенсус за конечное время требует значительных усилий по контролю. Однако существуют физические ограничения на усилия по управлению, пренебрежение которыми может привести к ухудшению производительности контроллера.

В исследованиях изучались решения для методов управления за конечное время с учетом ограничений, но большинство методов основаны на теории однородности, в которой обеспечить достижение консенсуса сложно, а точное время урегулирования трудно оценить.

Решая эти проблемы, группа исследователей, в которую вошли профессор Цзунъюй Цзо, г-н Цзинчуань Тан и г-н Жуйци Кэ из Университета Бэйхан, Китай, а также научный сотрудник IEEE профессор Цин-Лонг Хан из Технологического университета Суинберна, Австралия, разработала новая структура протокола для достижения глобального и полуглобального консенсуса за конечное время как для мультиагентных систем без лидера, так и для многоагентных систем, следующих за лидером. Их исследование было опубликовано в IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica.

Команду мотивировало восхищение потенциалом роботизированных систем и искусственного интеллекта, способных изменить нашу повседневную жизнь и эффективно и устойчиво решать сложные социальные проблемы. Профессор Цзо интуитивно объясняет их работу: «Представьте себе группу танцоров, которым нужно синхронно выполнить танец, не видя друг друга напрямую, а только следуя указаниям тех, кто находится рядом. Наша работа сродни созданию набора правил, которые помогают этим танцорам синхронизироваться. идеально за короткое время, гарантируя, что все будут прекрасно работать вместе, даже если у них есть ограничения в скорости движения.»

Протоколы, представленные в исследовании, используют функцию гиперболического тангенса вместо функции негладкого насыщения, используемой в традиционных протоколах. Эти протоколы гарантируют глобальный и полуглобальный консенсус в конечном времени для систем типа интегратора и двойного интегратора соответственно. Более того, они также позволяют явно рассчитывать верхний предел времени установления и заданный пользователем ограниченный уровень управления для систем с обратной связью, что делает их очень практичными и ценными для реальных приложений.

Кроме того, в отличие от В традиционных протоколах функция гиперболического тангенса позволяет избежать необходимости определять входную насыщенность для каждого агента, упрощая разработку и анализ стабильности протоколов. Исследователи продемонстрировали эффективность новой структуры протокола на наглядных примерах для мультиагентных систем с одним и двумя интеграторами, а также применив ее к практической системе с несколькими двигателями постоянного тока.

Подчеркивая практическое применение этого исследования, профессор Цзо говорит: «Эти протоколы имеют широкое применение, например, в создании автономных парков дронов для сельскохозяйственных задач или задач наблюдения, скоординированного управления роботизированным оружием и синхронизированных систем светофоров».

«В конечном итоге наши исследования могут повысить эффективность и надежность автономных систем. Например, более совершенные системы управления дорожным движением могут уменьшить заторы и загрязнение окружающей среды, а более скоординированные роботы, реагирующие на стихийные бедствия, могут спасти жизни во время кризисов».

В целом, инновационная структура протокола знаменует собой значительное достижение в области проблем консенсуса. что приводит к созданию усовершенствованных многоагентных автономных систем.

Дополнительная информация: Zongyu Zuo и др., Протоколы на основе гиперболических касательных функций для глобальных/полуглобальных конечных чисел — Временной консенсус многоагентных систем, Журнал IEEE/CAA of Automatica Sinica (2024 г.), DOI: 10.1109/JAS.2024.124485. Предоставлено Китайской ассоциацией автоматизации.

Новости сегодня

Последние новости