具有反馈控制的多自主体系统迭代学习输出一致性

doi:10.11772/j.issn.1001-9081.2022070976

《计算机应用》唯一官方网站 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (8): 2630-2635.DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022070976

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具有反馈控制的多自主体系统迭代学习输出一致性

王嘉欣, 刘成林()

轻工过程先进控制教育部重点实验室（江南大学），江苏无锡 214122

收稿日期:2022-07-06 修回日期:2022-11-21 接受日期:2022-11-30 发布日期:2023-01-15 出版日期:2023-08-10
通讯作者: 刘成林
作者简介:王嘉欣（1996—），男，山西临汾人，硕士研究生，主要研究方向：多自主体系统迭代学习控制；
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61973139)

Iterative learning output consensus of multi-agent systems with feedback control

Jiaxin WANG, Chenglin LIU()

Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry，Ministry of Education （Jiangnan University），Wuxi Jiangsu 214122，China

Received:2022-07-06 Revised:2022-11-21 Accepted:2022-11-30 Online:2023-01-15 Published:2023-08-10
Contact: Chenglin LIU
About author:WANG Jiaxin， born in 1996， M. S. candidate. His research interests include iterative learning control of multi-agent systems.
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(61973139)

摘要/Abstract

摘要：

为改进多自主体系统的学习过程并提高系统对外部干扰的鲁棒性，提出一种具有反馈控制的迭代学习一致性控制算法。首先，自主体之间通过共享控制输入信息以改进其学习过程，并且当系统外部存在非迭代重复干扰时，通过设计反馈控制器以提高系统的鲁棒性；然后，使用压缩映射的方法对系统一致性进行分析，并严格推导出算法的收敛条件；最后，通过仿真实验验证了算法的正确性和有效性，改进后的算法与P型算法相比有更高的收敛速度，且在存在外部干扰时有更平滑的收敛曲线。

关键词: 迭代学习, 多自主体系统, 输出一致性, 反馈控制, 加权平均值

Abstract:

To improve the learning process of multi-agent system and the robustness of the system to external disturbances， an iterative learning consensus control algorithm with feedback control was proposed. Firstly， the learning process of agents was improved by sharing the control input information among agents， and the robustness of the system was improved by designing a feedback controller when there were non-iterative repetitive disturbances outside the system. Then， by using the contraction mapping method， the system consensus was analyzed， and the convergence condition of the algorithm was derived strictly. Finally， the correctness and effectiveness of the algorithm was verified through simulations. Compared with the P-type algorithm， the improved algorithm has higher convergence speed and smoother convergence curve in the presence of external disturbances.

Key words: iterative learning, multi-agent system, output consensus, feedback control, weighted average value

中图分类号:

TP273

王嘉欣, 刘成林. 具有反馈控制的多自主体系统迭代学习输出一致性[J]. 计算机应用, 2023, 43(8): 2630-2635.

Jiaxin WANG, Chenglin LIU. Iterative learning output consensus of multi-agent systems with feedback control[J]. Journal of Computer Applications, 2023, 43(8): 2630-2635.

图/表 11

图1 本文算法的控制框图

Fig. 1 Control block diagram of the proposed algorithm

图2 多自主体系统的通信拓扑有向图??ˉ

Fig. 2 Communication topological digraph ??ˉ of multi-agent system

图3 第8次迭代时的跟踪曲线（无干扰）

Fig. 3 Tracking curve at the 8th iteration without disturbance

图4 第200次迭代时的跟踪曲线（无干扰）

Fig. 4 Tracking curve at the 200th iteration without disturbance

图5 跟随者的跟踪误差（无干扰）

Fig. 5 Each follower’s tracking error without disturbance

图6 无反馈控制时跟随者的跟踪误差（无干扰）

Fig. 6 Each follower’s tracking error without feedback control and disturbance

图7 干扰信号yr

Fig. 7 Disturbance signal yr

图8 第200次迭代时的跟踪曲线图（有干扰）

Fig. 8 Tracking curve at the 200th iteration with disturbance

图9 跟随者自主体的跟踪误差（有干扰）

Fig. 9 Each follower’s tracking error with disturbance

图10 无反馈时跟随者的跟踪误差（有干扰）

Fig. 10 Each follower’s tracking error without feedback control and with disturbance

图11 P型算法下跟随者的跟踪误差（有干扰）

Fig. 11 Each follower’s tracking error under P-type algorithm with disturbance

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Iterative learning output consensus of multi-agent systems with feedback control

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