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Finite-time consensus of multiagent systems with a switching protocol
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资源说明：### Finite-Time Consensus of Multi-Agent Systems with a Switching Protocol
#### 概述
本文献探讨了多智能体系统在固定有向交互图上的有限时间共识问题，并提出了一种新的协议。传统的有限时间共识协议通常分为两种类型：连续型和不连续型。以往的研究通常将这两种类型分开考虑，而本文献则尝试同时处理这两种类型的协议，并设计了一个集中的切换共识协议，以实现在较短时间内达成共识的目标。切换协议的选择取决于智能体初始分歧范围的界限，文献中还给出了确定何时选择连续或不连续协议的具体条件。通过两个数值例子展示了所提方法的优越性。
#### 主要贡献
- **同时处理连续和不连续协议**：文献中提出的切换共识协议能够根据智能体系统的当前状态，自动选择采用连续型还是不连续型协议，从而实现更快速的有限时间共识。
- **切换条件的确立**：基于对初始分歧范围的研究，文中提出了一个精确的界限，用于指示何时应采用连续型协议、何时应采用不连续型协议。
- **性能验证**：通过两个具体的数值实验，证明了该切换共识协议的有效性和优越性。
#### 技术细节
- **研究背景**：近年来，网络化多智能体系统的合作与集体行为受到了广泛的关注。这主要是由于研究动物群体行为（如群聚和迁徙）的兴趣增加以及其在无人飞行器编队、传感器网络、机器人团队和水下车辆等领域的应用。
- **共识概念**：共识是分布式协作控制系统中的一个基本研究主题，指的是设计分布式本地控制算法来驱动一组智能体达到共同的状态，例如位置、相位和速度。
- **有限时间共识**：与传统共识相比，有限时间共识是指智能体能够在预设的时间内达成一致意见。这种共识策略对于需要快速响应的应用尤其重要。
- **协议设计**：文献中提出的切换协议依赖于智能体初始状态的差异程度。具体来说，当初始状态差异较小（即初始分歧范围较窄）时，采用连续型协议；反之，则采用不连续型协议。这种方法使得系统能够在最短的时间内达到共识。
- **数值实验**：为了验证提出的切换共识协议的有效性，文中提供了两个数值实验。实验结果表明，在适当的条件下，采用切换共识协议能够显著提高系统达成共识的速度。
#### 关键术语解释
- **收敛时间**：指智能体系统从初始状态到达共识状态所需的时间。
- **有限时间共识**：指智能体能够在预设时间内达成一致意见的共识过程。
- **多智能体系统**：由多个自主智能体组成的系统，这些智能体能够通过通信进行信息交换，并协同完成特定任务。
- **切换协议**：根据系统状态动态调整使用的共识协议类型的方法。
#### 结论
本文献提出了一种针对多智能体系统的有限时间共识问题的新方法——切换共识协议。这种方法能够根据智能体初始状态的差异自动选择连续或不连续的协议，从而有效地提高了系统达成共识的速度。通过理论分析和数值实验验证了该方法的有效性和实用性。这一研究成果为解决实际应用场景下的多智能体系统共识问题提供了重要的理论支持和技术手段。
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