Free-Will Arbitrary Time Consensus Protocols with Diffusive Coupling
在这份技术说明中，我们首先澄清了一个技术问题，在收敛性证明的自由意志任意时间（FwAT）的共识法律最近提出了在IEEE Trans. Cybern。（2020年）[1]，使结果值得怀疑。然后，我们提出了自由意志的任意时间共识协议的多智能体系统与一阶和二阶动力学，分别与（可能切换）连接的相互作用图。根据建议的共识法律，我们表明，平均共识是在一个自由意志任意预先指定的时间。此外，所提出的共识定律是分布的，因为信息仅在相邻代理之间进行局部通信;与[1]中使用变形拉普拉斯算子的平均共识不同。
2021-08-12 math.OC
Finite-time Consensus Protocols for Multi-dimensional Multi-agent Systems
针对多维多智能体系统，分别采用方向保持控制和分量符号控制，提出了两个有限时间一致性协议。采用Filippov解和非光滑分析技术来处理不连续性。给出了保证解的有限时间收敛性和有界性的充分和必要条件。结果表明，具有连续控制律的智能体的数量对有限时间收敛起着至关重要的作用。此外，还证明了由$\ell_p$和$\ell_{\infty}$范数引入的单位球对这两个协议都是不变的.
2017-05-05 math.OC
Convergence Time of Quantized Metropolis Consensus Over Time-Varying Networks
研究在时间变化无向连通图上实现量化共识问题，提出具有快速收敛时间的协议，证明在时间变化网络中使用泊松过程激活边时，收敛时间至共识点集为O(n² log²n)。
2016-02-02 cs.DC cs.MA cs.SY
PrimeTime: A Finite-Time Consensus Protocol for Open Networks
本文提出PrimeTime协议，利用素数性质在开放网络中高效共享小整数数据，以更少比特实现快速有限时间共识，并提升对智能体进出网络的鲁棒性。
2023-04-03 math.OC
Distributed Weight Selection in Consensus Protocols by Schatten Norm Minimization
在平均共识协议中，网络中的节点对其估计值和邻居的估计值进行迭代加权平均。该协议收敛到网络中所有节点的初始估计的平均值。平均共识协议的收敛速度取决于在链接（到邻居）上选择的权重。在本文中，我们地址如何选择在一个给定的网络中的权重，以便有一个快速的收敛速度，这些协议。我们近似的最佳权重选择的问题，通过最小化的Schatten p-范数的矩阵与相关的底层网络的连通性的一些约束。然后我们提出了一个全分布梯度法来解决Schatten范数最优化问题。通过在我们提出的最小化中调整参数p，我们可以简单地权衡解决方案的质量（即收敛速度），以满足通信/计算要求（就交换的消息数量和处理的数据量而言）。仿真结果表明，我们的方法提供了非常好的性能已经为值的p，只需要有限的信息交换。权重优化迭代过程也可以与共识协议并行运行，并形成联合共识优化过程。
2014-07-18 math.OC
Gossip consensus algorithms via quantized communication
Center for Control, Dynamical Systems and Computation, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校控制、动力系统与计算中心）
针对数字链路网络中的平均共识问题，提出基于成对八卦通信与更新的算法，并分析其收敛性以解决量化器选择与状态信息使用问题。
2009-09-14 cs.SY eess.SY math.OC
Discontinuities and hysteresis in quantized average consensus
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；University of Twente（特文特大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
针对通过均匀量化器通信的连续时间平均共识动力学，定义了Krasowskii意义下的解并证明收敛到“实际共识”，同时引入迟滞量化器以抑制抖振现象，并通过混合系统方法研究收敛性。
2011-03-14 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Event-Triggered Algorithms for Finite-Time Privacy-Preserving Quantized Average Consensus
在本文中，我们考虑的问题，隐私保护的平均共识问题时，节点之间的通信是量化的。更具体地说，我们考虑一种设置，其中网络中的一些节点是好奇的，但不是恶意的，它们试图根据它们在操作期间接收的数据来识别其他节点的初始状态（而不会以任何其他方式干扰计算），而网络中的一些节点希望确保它们的初始状态不能被好奇的节点准确地推断出来。我们提出了两个隐私保护的事件触发的量化平均共识算法，可以遵循任何节点希望保持其隐私，而不是透露它有助于平均计算的初始状态。网络中的每个节点（包括好奇节点）都被允许执行隐私保护算法或其底层的平均共识算法。在一定的拓扑条件下，这两种算法允许采用隐私保护协议的节点保持其初始量化状态的隐私，同时在有限步之后获得初始状态的精确平均值。
2021-02-12 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Robust Consensus Control of Multi-agent Systems with Heterogeneous Matching Uncertainties
研究了具有不同匹配不确定性的线性多智能体系统的分布式一致性问题，分别考虑了无和有一个有界未知控制输入领导者的情况.由于不一致不确定性的存在，本文所讨论的多智能体系统本质上是异构的。针对通信图无向连通的情形，首先设计了一个基于相对状态信息的分布式连续静态一致性协议，使得一致性误差一致最终有界且指数收敛于一个小的可调残差集.然后设计了一个完全分布式的自适应一致性协议，与静态协议相反，它既不依赖于拉普拉斯矩阵的特征值，也不依赖于不确定性的上界。对于存在一个控制输入未知且有界的领导者的情形，提出了分布式静态和自适应一致性协议，以保证一致性误差的有界性.它还表明，所提出的协议可以重新设计，以确保有界的一致性错误的有界性存在的有界外部干扰不满足匹配条件。所提出的协议存在的一个充分条件是每个代理是稳定的。
2013-12-28 math.OC
An Upper Bound on the Convergence Time for Quantized Consensus
本文分析了一类适用于任意网络的分布式量化一致性算法。在初始设置中，网络中的每个节点都具有整数值。节点在网络中交换它们当前的平均值估计，然后通过在异步时钟设置中的有限容量信道中与它们的邻居通信来更新它们的估计。最终，所有节点以量化的精度达成共识。我们从分布式二进制投票算法的一个特例开始分析，然后继续分析Kashyap等人提出的一般量化一致性算法的预期收敛时间。我们利用电网络、随机游动和马尔可夫链耦合的理论推导出一个O（N^3log N）任意大小为N的图上的预期收敛时间的上界，改进了二进制一致性算法的O（N^4logN）和量化一致性算法的O（N^5）的最新界。我们的结果是不依赖于图的拓扑结构。对星形网络、线形图、棒棒糖图和Erdös-Rényi随机图等特殊图进行了仿真，以验证分析的有效性。这项工作的应用负载平衡，自治代理，估计和检测，决策网络，对等系统的协调，等。
2013-05-17 cs.DC cs.PF math.OC
Optimal Rejection of Bounded Perturbations in Linear Leader-Following Consensus Protocol: Method Invariant Ellipsoid
本文将不变椭球方法扩展到领导-跟随一致性问题，在有界扰动下给出最优控制参数的充要条件，使跟随者状态收敛并保持在领导者状态周围的最小不变椭球内。
2024-02-19 math.OC
Self-triggered Consensus of Multi-agent Systems with Quantized Relative State Measurements
本文针对无向图上的一阶连续时间多智能体系统，提出量化与自触发采样的联合设计方法，实现渐近一致性并保证事件间隔严格为正，采样时间由含Lambert W函数的迭代过程显式确定。
2023-10-14 cs.SY eess.SY math.OC
Switching Between Linear Consensus~Protocols: A Variational Approach
我们考虑了一个线性共识系统与n个代理，可以在r个不同的连接模式之间切换。一个很自然的问题是，哪种切换法则产生最好（或最差）的共识收敛速度？我们制定了这个问题，在严格的方式放宽到一个双线性共识控制系统的切换系统，控制发挥的作用的切换法。最佳（或最差）可能的切换规律于是对应于最优控制。我们推导出最优性的必要条件，以最大值原理（MP）的形式表示。我们的方法，结合适当的算法数值求解最优控制问题，可以用来获得明确的下限和上界的可达率的收敛到共识。我们还证明了系统将收敛到共识的任何开关法当且仅当一个特定的（n-1）维线性切换系统收敛到任何开关法的起源。对于n=3和r=2的情况，这产生了一个充要条件，允许一个单图理论解释的共识收敛。
2014-07-09 math.OC
Generalized String-Stability Criteria for Consensus Protocols
Florida State University（佛罗里达州立大学）
本文提出统一的字符串稳定性框架，研究领头-跟随多智能体系统在r前驱有向通信拓扑下的字符串稳定性，揭示通信丰富度r是决定扰动放大或衰减的关键因素，且协议阶数m仅影响中频暂态行为。
2026-04-23 math.OC
Finite Time Privacy Preserving Quantized Average Consensus with Transmission Stopping
由于其灵活性，电池供电或能量收集无线网络被用于各种应用。保护无线设备之间的数据传输是至关重要的，以便避免隐私敏感的用户数据泄漏。在本文中，我们专注于这样的场景，其中一些节点是好奇的（但不是恶意的），并试图识别一个（或多个）其他节点的初始状态，而一些节点的目标是保护其初始状态的隐私，从好奇的节点。提出了一种隐私保护的有限传输事件触发的量化平均一致性算法。它的操作适合于电池供电或能量收集无线网络，因为它保证（i）高效（量化）通信，以及（ii）传输停止（这允许保存可用能量）。此外，我们提出的拓扑条件下，该算法允许节点保护自己的隐私。我们的结论与我们的算法对其他算法在现有文献中的比较。
2022-07-17 cs.SY eess.SY math.OC
Continuous-time quantized consensus: convergence of Krasowskii solutions
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究具有量化交互和时变有向拓扑的连续时间多智能体网络，利用Krasovskii解的概念证明在极限连通图存在全局可达节点时，系统在有限时间内达到量化精度内的一致，并给出时不变拓扑下的收敛时间上界。
2011-11-17 cs.SY eess.SY math.OC
Consensus Problems in Networks of Agents under Nonlinear Protocols with Directed Interaction Topology
这篇短文的目的是为非线性协议下的一致性问题提供一个理论分析。本文的一个主要贡献是将以前的无向图网络在非线性协议下的一致性问题推广到有向图（信息流）。我们的理论结果是，如果有向图是强连通的，并且非线性协议是严格递增的，那么一致性是可以实现的。最后给出了一些简单的例子来证明我们的理论结果的有效性。
2008-04-23 math.DS math.OC
Fast Quantized Average Consensus over Static and Dynamic Directed Graphs
在本文中，我们研究了分布式平均一致性问题的多智能体系统与有向通信链路，受到量化的信息流。具体来说，我们提出并分析了一种分布式平均算法，该算法专门使用量化值（即，在相邻代理之间存储、处理和交换的信息经受确定性统一量化）并且依赖于事件驱动更新（例如，以减少能量消耗、通信带宽、网络拥塞和/或处理器使用）。该算法的主要思想是每个节点（i）将其初始状态建模为两个量化分数，其分子等于节点的初始状态，并且子数等于1，并且（ii）随机发送一个分数，而另一个分数则保持存储。然后，每当它接收到一个或多个分数时，它就将它们的分子与它存储的分数的分子进行平均，然后将它们发送给随机选择的外邻居。我们的特点所提出的分布式算法的属性，并表明其执行，在任何静态和强连接的有向图，允许每个代理在有限的时间内达到一个固定的状态，等于（在一个量化水平）的平均初始状态。我们扩展了算法的操作，以实现有限时间收敛的存在下，一个动态的有向通信拓扑的一些连接条件。最后，我们提供的例子来说明所提出的算法的操作，性能和潜在的优势。我们比较国家的最先进的量化平均共识算法，并表明我们的算法的收敛速度显着优于大多数现有的协议。
2021-03-09 cs.SY eess.SY math.OC
Consensus in continuous-time multi-agent systems under discontinuous nonlinear protocols
本文对加权有向图上的多智能体网络中的非线性不连续一致性协议进行了理论分析。结合非光滑稳定性分析和图论的分析工具，我们研究了具有固定拓扑和随机切换拓扑的网络。对于具有固定拓扑的网络，我们提供了渐近一致性的充分和必要条件，并且一致性值可以显式计算。对于具有切换拓扑的网络，我们给出了几乎必然实现一致性的充分条件。特别地，我们考虑了开关序列是独立同分布的情况。作为理论结果的应用，我们引入了一个广义闪烁模型，并证明了在所提出的协议下几乎可以实现一致性。数值模拟也被提供来说明理论结果。
2013-11-23 math.OC nlin.CD
On predefined-time consensus protocols for dynamic networks
提出了一类新的具有固定时间收敛性的一致性协议，该协议将一致性状态的上界定义为一致性协议的一个参数，保证了一致性协议与节点初始条件的独立性.我们证明，我们的方法包括目前的固定时间的共识协议，是基于均匀的双限向量场类。此外，所提出的框架，使独立的共识协议，不需要是同质的双限制的发展。该建议提供了额外的自由度来实现具有增强收敛特性的共识算法，例如减少真实收敛时刻和用户选择的上界之间的差距。我们提出了两类固定时间的共识协议的动态网络，由一阶动态的节点，并提供了充分条件设置的上界收敛先验作为共识协议参数。第一个协议收敛到平均值的初始条件的节点，即使在动态网络之间切换。与第一协议不同，第一协议要求在每个时刻评估每个邻居的非线性预定义时间一致性函数（下文将介绍），第二协议仅要求单个评估，并确保静态拓扑的预定义时间一致性和动态网络的固定时间收敛。使用李雅普诺夫分析证明了预定义的时间收敛性，并进行了仿真，以说明所提出的技术的性能。暴露的结果已被应用到预定义的时间收敛的编队控制协议的设计，以展示其主要功能。
2019-12-03 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Optimization with Nesterov Momentum and Finite-Time Quantized Averaging over Directed Networks: Extended Version
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文针对分布式优化中节点函数曲率差异导致的zigzag现象及通信带宽限制问题，提出QANM算法，结合Nesterov加速梯度下降与量化共识协议，实现线性收敛。
2026-10-27 cs.SY eess.SY math.OC
Consensus Driven by the Geometric Mean
共识网络通常被理解为算术平均驱动的动态平均系统。然而，在应用中，网络动力学通常描述固有的非算术和非线性共识过程。在本文中，我们提出并研究了三种新的共识协议驱动的几何平均平均：多项式，熵，和缩放不变的协议，其中术语的特点，出现在各自的差分协议方程的特定的非线性。我们证明了指数收敛到共识的积极的初始条件。对于新协议，我们强调了与应用网络问题的连接：多项式共识系统的结构就像图上的化学动力学系统。熵一致性系统收敛于初始条件的加权几何平均，这是（加权）平均一致性问题的直接推广。我们发现，所有这三个协议产生梯度流的自由能的单形不变的质量分布向量，虽然在不同的度量。在此基础上，我们提出了一种新的变分表征的几何平均的解决方案的非线性约束最优化问题，涉及自由能作为费用函数。我们用数值模拟来说明我们的发现。
2016-08-05 math.DS math.OC
Designing Fully Distributed Consensus Protocols for Linear Multi-agent Systems with Directed Graphs
Peking University（北京大学）；Southeast University（东南大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文提出基于智能体动态和邻近状态的分布式自适应共识协议，实现任意含定向生成树的通信图下的领导者-跟随者共识，且无需全局信息。
2014-08-20 cs.SY eess.SY math.OC
Consensus and disagreement: the role of quantized behaviours in opinion dynamics
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；University of Twente（特温特大学）
本文研究连续时间意见动态中连续意见与离散行为的相互作用，分析Carathéodory解的路径学问题，并通过Krasowskii解证明量化行为对共识的破坏作用，同时在特殊通信图结构下证明共识收敛。
2016-07-06 cs.SI cs.SY eess.SY
From Control to Opinion Dynamics: Signum Consensus Protocol on Arbitrary Weighted Directed Graphs
本研究针对任意加权有向图上的符号一致性协议，定义极化指数并推导闭式解，给出一致性充要条件与时间上界，提出低复杂度算法，并建立观点动力学模型揭示分歧与社区结构关联。
2025-09-07 math.DS math.OC
Decentralized design of leader-following consensus protocols for asymmetric matrix-weighted heterogeneous multiagent systems
Beijing University of Technology（北京工业大学）；Ministry of Education（教育部）
本文研究了在固定通信拓扑下包含定向生成树(DST)和不对称权重矩阵的异构多智能体系统中，去中心化设计领导者-跟随者一致性协议的方法。通过最小通信链路信息设计控制协议，并利用线性变换方法将一致性问题转化为部分变量稳定性问题，提出去中心化设计方法以确定协议中的增益矩阵。
2026-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Decentralized design of consensus protocols with minimal communication links based on directed spanning tree
College of Artificial Intelligence and Automation, Beijing University of Technology（北京工业大学人工智能与自动化学院）；Engineering Research Center of Digital Community, Ministry of Education（教育部数字社区工程研究中心）
本文提出基于有向生成树的去中心化共识协议设计方法，通过线性变换和最小通信链路实现多智能体系统的共识问题转化与稳定控制，验证了去中心化设计的有效性。
2026-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Consensus of Linear Multi-Agent Systems with Adaptive Dynamic Protocols
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
针对一般连续时间线性多智能体系统，提出两种基于邻居相对输出信息的自适应动态一致性协议，实现无需全局信息的完全分布式一致性，并推广到领导-跟随和切换通信图情形。
2011-09-22 cs.SY eess.SY math.OC
Consensus of Multi-Agent Systems with General Linear and Lipschitz Nonlinear Dynamics Using Distributed Adaptive Protocols
School of Automation, Beijing Institute of Technology（北京理工大学自动化学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, Utah State University（犹他州立大学电气与计算机工程系）
针对一般线性和Lipschitz非线性多智能体系统，设计分布式自适应协议实现无向连通图下的完全分布式一致性，无需全局信息。
2011-09-17 cs.SY eess.SY math.OC
The Most Exigent Eigenvalue: Guaranteeing Consensus under an Unknown Communication Topology and Time Delays
本文利用最苛刻特征值概念，研究未知通信拓扑和时延下二阶多智能体系统的一致性，给出保证任意连通拓扑一致的延迟边界，并分析了切换拓扑下两种协议的不同稳定性条件。
2023-04-13 math.DS math.OC
Scaling laws for consensus protocols subject to noise
MIT（麻省理工学院）；Boston University（波士顿大学）
研究离散时间一致性协议在加性噪声下的性能，通过可逆马尔可夫链的稳态分歧权重表达式，分析图的Kemeny常数以表征形成控制协议的噪声鲁棒性。
2017-03-07 cs.DC cs.SY eess.SY
Consensus of Discrete-Time Linear Multi-Agent Systems with Observer-Type Protocols
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Peking University（北京大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
针对离散时间线性多智能体系统，提出基于邻居相对输出的观测器型协议，将共识问题转化为低维矩阵稳定性，并给出协议设计算法以实现有向拓扑下的共识。
2011-03-06 cs.SY eess.SY math.OC
A Round-Robin Protocol for Distributed Estimation with $H_\infty$ Consensus
School of Engineering and Information Technology, UNSW Canberra at the Australian Defence Force Academy（新南威尔士大学堪培拉校区澳大利亚国防军学院工程与信息科技学院）；School of Electrical Engineering, Tel-Aviv University（特拉维夫大学电气工程学院）
本文研究了网络中存在有向拓扑的连续时间观测器的分布式鲁棒估计问题，提出了一种基于轮询规则的协议，确保观测器在采样互连下的子最优H∞一致性。
2014-01-07 cs.SY eess.SY math.OC
Tropical Algebraic approach to Consensus over Networks
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文利用热带代数研究最大共识协议的收敛性，给出了固定和切换拓扑网络下收敛的充要条件。
2011-09-02 cs.DM cs.SY eess.SY
Decentralized Optimization via RC-ALADIN with Efficient Quantized Communication
针对有向图上的分散式共识优化问题，提出结合RC-ALADIN与有限时间量化协议的算法，实现线性收敛至最优解邻域，并具备通信高效性。
2025-08-08 cs.SY eess.SY math.OC
An Exact Quantized Decentralized Gradient Descent Algorithm
University of California, Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）；University of Texas at Austin（得克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
我们考虑分散式共识优化问题，其中$n$光滑和强凸函数的总和在形成连接网络的$n$分布式代理上最小化。特别是，我们考虑的情况下，节点之间的通信的局部决策变量进行量化，以减轻分布式优化中的通信瓶颈。我们提出了量化分散梯度下降（QDGD）算法，在该算法中，节点更新其本地决策变量相结合的量化信息从他们的邻居与他们的本地信息。我们证明，在标准的强凸性和光滑性的假设下的目标函数，QDGD实现了消失的平均解的误差在习惯条件下的量化。据我们所知，这是第一个在量化噪声存在的情况下实现一致性误差消失的算法。此外，我们提供的模拟结果表明，我们推导的理论收敛速度和数值结果之间的紧密协议。
2019-08-02 cs.DC cs.LG math.OC
