一种基于社区分解的多智能体系统一致性实现方法

摘要

本发明公开了一种基于社区分解的多智能体系统一致性实现方法，属于多智能体系统技术领域。本发明提出的基于社区分解的多智能体系统一致性实现方法，实现了对多智能体系统的一致性收敛速度的提升，解决了提升一致性收敛速度的方法在实际应用中实施起来困难的问题，即在不改变原来多智能体之间的拓扑关系，也不改变连接权重的前提下，将单层拓扑上的问题转换为在多层拓扑上解决。同时本发明提出的方法对于一阶系统和二阶系统都有很好的提升效果。多智能体系统一致性的实现存在于基于地面无人小车系统、无人飞行器系统、自组织水下舰队、卫星群等系统的广泛工程应用中，本发明对于更好的应用具有实际意义。

主权项

一种基于社区分解的多智能体系统一致性实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)初始化，将每个节点划分为一个社区；2)逐一遍历各个节点，将该节点移动到它邻域内的其他社区中，根据划分衡量指标：$\Delta Q=\left[\frac{{\Sigma }_{in}+2k_{i,in}}{2m}-{\left(\frac{{\Sigma }_{tot}+k_i}{2m}\right)}^2\right]-\left[\frac{{\Sigma }_{in}}{2m}-{\left(\frac{{\Sigma }_{tot}}{2m}\right)}^2-{\left(\frac{k_i}{2m}\right)}^2\right]$判断节点应该划分到哪个社区，ΔQ为划分节点到其他社区后引起的模块度增益，将遍历到的节点依次划分到所有邻居社区中，计算产生的ΔQ，取最大值记为最大增益，如果最大增益大于0，则将该节点划分到对应的邻居社区，否则保持该节点归属于原社区，不断重复步骤2，直到节点的社区不再发生变化，这一步骤称为第一阶段；3)步骤2结束后得到sⁱ个社区结构，即sⁱ个子图对这sⁱ个子图施加一致性协议，sⁱ个子图分别实现平均一致性；4)将步骤3中实现一致性的子图视为一个状态信息相同的虚拟节点，根据原拓扑图中的节点连接关系构建步骤3中社区结构的内部连接图，设置内部连接图与低层子图的信息传递原则，这一步骤称为第二阶段；5)如果步骤4产生的内部连接图可以继续分解为若干社区，则利用步骤2和3分解该内部连接图并使新的子图实现一致性，并继续重复步骤4，否则转步骤6；6)对步骤4产生的内部连接图施加一致性协议使这些节点实现一致性，即达到所有实际节点状态一致。