第14卷第2期 智能系统学报 Vol.14 No.2 2019年3月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Mar.2019 D0:10.11992/tis.201710002 网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20180416.1443.014.html 基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究 陈世明，邱昀，黄跃，江冀海 (华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌330013) 摘要：为了研究由线性的一阶智能体、二阶智能体和非线性的EL(Euler-Lagrange)结构智能体组成的异质多 智能体系统的群一致性，并实现同一个子群中智能体状态趋于期望的状态，针对无向的固定拓扑情况，提出了 基于牵制控制的分布式控制协议。并通过代数图论、李雅普诺夫函数和拉塞尔不变集原理证明了控制协议的 可行性。数值仿真结果表明：在所提控制协议作用下能够实现包含非线性EL结构的异质多智能体系统的群一 致性，与未引入牵制控制的群一致性算法相比各个子群能够趋于期望的状态。 关键词：Euler-Lagrange智能体；异质多智能体系统；群一致性：期望状态：牵制控制：固定拓扑：李亚普诺夫函 数：拉塞尔不变集原理 中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1673-4785(2019)02-0355-07 中文引用格式：陈世明，邱胸，黄跃，等.基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究.智能系统学报，2019,14(2)： 355-361. 英文引用格式：CHEN Shiming,QIU Yun,HUANG Yue,,etal.Research on group consensus of heterogeneous multi-agent systems via pinning control[J].CAAI transactions on intelligent systems,2019,14(2):355-361. Research on group consensus of heterogeneous multi-agent systems via pinning control CHEN Shiming,QIU Yun,HUANG Yue,JIANG Jihai (School of Electrical and Automation Engineering,East China JiaoTong University,Nanchang 330013,China) Abstract:In order to research the group consensus problem of heterogeneous multi-agent systems composed of the lin- ear first-and second-order integrator agents together with the nonlinear Euler-Lagrange(EL)agents,and the states of agents in the same subgroup can converge to the desired state,for undirected fixed topology,a distributed control pro- tocol via pinning scheme is proposed;Based on graph theory,Lyapunov theory and Barbalat's Lemma,the feasibility of the controllers is proved.Finally,Simulation results show that the group consensus of the heterogeneous multi-agent systems with the nonlinear EL structure can be realized under the control protocol proposed,Compared with group con- sensus algorithm without pinning control,each subgroups can be tend to a desired state. Keywords:Euler-Lagrange agent;heterogeneous multi-agent systems;group consensus;desired state;pinning control; fixed topology;Lyapunov theory;Barbalat's Lemma 近年来，多智能体系统的一致性在生物系 质多智能体的基础上，即所有的多智能体都具有 统、机器人编队、传感器网络、无人机编队、水下 相同的动力学行为。然而，在实际中，因为外部 驱动装置和群决策等问题中都具有潜在的应用， 的影响或交互的限制需要具有不同动态行为的多 所以吸引了从物理、数学、工程、生物学和社会学 智能体完成一个共同的目标。因此，异质多智能 等各个领域的研究人员的广泛关注。现有的多智 体系统的一致性问题的研究具有更加重要的现实意义。 最近，异质多智能体的一致性问题得到了越 能体系统的一致性问题的研究成果大多建立在同 来越多的关注。现有的研究异质多智能体系统的 收稿日期：2017-10-09.网络出版日期：2018-04-16 基金项目：国家自然科学基金项目(11662002)】 一致性主要考虑的是一阶和二阶结构的结合，而 通信作者：陈世明.E-mail:shmchen@ecjtu.jx.cn. 文献[1]中针对一阶智能体、二阶智能体和EL智DOI: 10.11992/tis.201710002 网络出版地址: http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20180416.1443.014.html 基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究 陈世明，邱昀，黄跃，江冀海 （华东交通大学 电气与自动化工程学院，江西 南昌 330013） 摘 要：为了研究由线性的一阶智能体、二阶智能体和非线性的 EL(Euler-Lagrange) 结构智能体组成的异质多 智能体系统的群一致性，并实现同一个子群中智能体状态趋于期望的状态，针对无向的固定拓扑情况，提出了 基于牵制控制的分布式控制协议。并通过代数图论、李雅普诺夫函数和拉塞尔不变集原理证明了控制协议的 可行性。数值仿真结果表明：在所提控制协议作用下能够实现包含非线性 EL 结构的异质多智能体系统的群一 致性，与未引入牵制控制的群一致性算法相比各个子群能够趋于期望的状态。 关键词：Euler-Lagrange 智能体；异质多智能体系统；群一致性；期望状态；牵制控制；固定拓扑；李亚普诺夫函 数；拉塞尔不变集原理 中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2019)02−0355−07 中文引用格式：陈世明, 邱昀, 黄跃, 等. 基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究[J]. 智能系统学报, 2019, 14(2): 355–361. 英文引用格式：CHEN Shiming, QIU Yun, HUANG Yue, et al. Research on group consensus of heterogeneous multi-agent systems via pinning control[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2019, 14(2): 355–361. Research on group consensus of heterogeneous multi-agent systems via pinning control CHEN Shiming，QIU Yun，HUANG Yue，JIANG Jihai (School of Electrical and Automation Engineering, East China JiaoTong University, Nanchang 330013, China) Abstract: In order to research the group consensus problem of heterogeneous multi-agent systems composed of the lin￾ear first- and second-order integrator agents together with the nonlinear Euler-Lagrange(EL) agents, and the states of agents in the same subgroup can converge to the desired state, for undirected fixed topology, a distributed control pro￾tocol via pinning scheme is proposed; Based on graph theory, Lyapunov theory and Barbalat’s Lemma, the feasibility of the controllers is proved. Finally, Simulation results show that the group consensus of the heterogeneous multi-agent systems with the nonlinear EL structure can be realized under the control protocol proposed, Compared with group con￾sensus algorithm without pinning control, each subgroups can be tend to a desired state. Keywords: Euler-Lagrange agent; heterogeneous multi-agent systems; group consensus; desired state; pinning control; fixed topology; Lyapunov theory; Barbalat’s Lemma 近年来，多智能体系统的一致性在生物系 统、机器人编队、传感器网络、无人机编队、水下 驱动装置和群决策等问题中都具有潜在的应用， 所以吸引了从物理、数学、工程、生物学和社会学 等各个领域的研究人员的广泛关注。现有的多智 能体系统的一致性问题的研究成果大多建立在同 质多智能体的基础上，即所有的多智能体都具有 相同的动力学行为。然而，在实际中，因为外部 的影响或交互的限制需要具有不同动态行为的多 智能体完成一个共同的目标。因此，异质多智能 体系统的一致性问题的研究具有更加重要的现实意义。 最近，异质多智能体的一致性问题得到了越 来越多的关注。现有的研究异质多智能体系统的 一致性主要考虑的是一阶和二阶结构的结合，而 文献[1]中针对一阶智能体、二阶智能体和 EL 智 收稿日期：2017−10−09. 网络出版日期：2018−04−16. 基金项目：国家自然科学基金项目 (11662002). 通信作者：陈世明. E-mail：shmchen@ecjtu.jx.cn. 第 14 卷第 2 期 智 能 系 统 学 报 Vol.14 No.2 2019 年 3 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Mar. 2019