科创中国
基于脉冲控制的具有切换拓扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-03-26 10:16:21
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-03-26 10:16:22
本发明属于智能信息控制领域，特别涉及一种基于脉冲控制的具有切换拓扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法，该方法包括：构建具有切换拓扑结构的多智能体系统；对构建的多智能体系统进行分组；设计脉冲控制协议和非脉冲控制协议；智能体在脉冲时刻和非脉冲时刻分别接收来自邻居智能体的状态信息；通过脉冲控制协议对脉冲时刻的邻居智能体状态信息进行更新；通过非脉冲控制协议对非脉冲时刻接收的邻居智能体状态信息进行更新；完成分组一致；本发明采用脉冲控制和非脉冲控制相结合的方法控制智能体接收邻居节点的状态信息，并更新自己的状态，既减少网络损耗，增强系统鲁棒性，还加快了系统的收敛时间。
该控制方法的核心技术在于“脉冲控制协议设计-切换拓扑建模-分组收敛性分析”三层架构。首先针对每个分组设计统一的脉冲控制协议，智能体仅在离散脉冲时刻与其邻域智能体交互信息，更新自身状态；其次将通信拓扑切换建模为有限状态马尔可夫链或任意切换信号，建立包含拓扑切换与脉冲效应的混杂系统模型；最后基于Lyapunov稳定性理论与图论，推导出保证分组一致性的充分条件，并给出脉冲间隔与切换频率的耦合约束。控制协议参数可在线调节，以适应不同分组任务需求。
该方法可广泛应用于无人机编队飞行、移动机器人协同搬运、传感器网络分布式估计及智能电网分布式控制等领域。特别适用于通信资源受限、拓扑动态变化的大规模多智能体系统，以及需要分组执行不同任务（如搜索-救援、巡逻-监测）的协同场景。随着无人系统集群化应用深入及5G/6G通信技术发展，对低通信开销、高鲁棒性的分布式控制方法需求持续增长。该方法还可拓展至自动驾驶车辆编队、水下机器人集群及卫星星座协同等领域，具备广阔的应用前景。
重庆邮电大学是国家布点设立并重点建设的邮电高校之一，坐落于重庆市南岸区南山风景区内，是一所由工业和信息化部与重庆市人民政府共建的高水平教学研究型大学。学校创办于1950年，以工为主，工、理、管、文等多学科协调发展，在信息通信、计算机、自动化等领域具有显著优势，拥有完整的博士、硕士、学士人才培养体系，被誉为“中国数字通信的发源地”，长期以来为国家信息产业发展和地方经济建设做出了重要贡献。
本成果产生的效益显著。通信效益上，脉冲控制仅需在离散时刻传输信息，大幅降低了网络通信负载与能耗，延长了无人系统续航时间。控制效益上，分组设计使系统可同时执行多个协同任务，提升了任务并行度与资源利用率。稳定性效益上，理论保证的分组一致性收敛有效避免了因拓扑切换导致的系统发散或震荡。经济效益上，为无人机集群、智能仓储等应用提供了低成本、高可靠的控制方案，降低了系统硬件投入与运维成本。技术效益上，推动了混杂系统控制理论与多智能体协同技术的深度融合。产业层面，增强了我国在无人系统集群控制领域的自主创新能力与国际竞争力。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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