一种基于邻域感知的群集控制算法

摘要

对具有二次积分动态的智能群体(flock/swarm),在固定通信网络取得的群集运动(flocking/swarming)进行了研究.根据传统势场法的思想给出虚拟力函数的数学化定义,提出了邻域感知算子的概念,解决了智能群体数量增大时每个智能体受到影响过多而合力不确定性增加的问题.运用LaSalle不变集原理和代数图论相关知识对控制算法进行了稳定性分析,并得出如下主要结论:1)智能体速度大小和方向渐近收敛,最终趋于一致；2)智能体之间的距离渐近趋于期望距离,并最终保持相对稳定；3)有互连关系的智能体之间不会有碰撞发生.理论分析显示,网络图的连通性和对Laplacian矩阵元素的平滑性处理保证了群集效果的优秀性.最后,给出一个Matlab算例仿真对理论结果进行了验证.