39、基于互信的人-群协作系统控制与调度协同设计

基于互信的人-群协作系统控制与调度协同设计

1. 引言

群体智能系统旨在协调大量基础智能体，其灵感源自群居昆虫。通常，群体系统由众多相对简单的智能体组成，它们独立且并行地执行各种任务，以实现整体目标。群体系统具有分布式特性，适用于与空间相关的任务，如环境监测和货物运输。

1.1 群体系统模型

• 不同模型介绍 ：不同学者提出了多种群体系统模型。Keller和Segel提出耦合反应扩散偏导数动态方程来模拟群体运动；Bonabeau等人提供响应阈值模型来划分昆虫群体的劳动；Romanczuk和Schimansky - Geier基于逃逸和追逐响应提出群体智能体的集体运动模型；Yu等人研究了具有非线性动力学的多智能体系统中的群体行为；Gazi和Passino通过空间和非空间两种方法提出N成员“基于个体”的连续时间群体模型。
• 采用模型 ：综合考虑，采用Gazi和Passino提出的群体动态模型，该模型能兼顾智能体之间的内聚性和避碰特性。此外，受生物系统启发，将群体网络模型类比为生物群体，每个群体中的领导智能体负责本群体并与相邻群体协调，其他智能体跟随领导智能体的运动。

1.2 群体控制方法

• 已有控制方法 ：许多学者在群体控制领域进行了研究。Kim等人基于人工势函数提出自组织群体系统的分散控制框架；Gazi等人通过人工势函数和滑模控制技术设计群体的连续时间控制方案；Sayama提出新的分散控制方法，使群体智能体能够自发组织形成期望形状；基于势场的群体编队控制方法满足可扩