Limited Rate Distributed Weight-Balancing and Average Consensus Over Digraphs
研究了固定有向图上的分布式量化权平衡和平均一致性问题。一个有向图的边的权是非负的，如果对于每个节点，它的输出边的权之和等于它的输入边的权之和，则它是权平衡的。本文提出并分析了第一个分布式算法，解决了重量平衡问题，只使用有限的速率和节点之间的简单通信（符合有向性质的图形边缘）。证明了格式的渐近收敛性，并给出了收敛速度分析。基于这一结果，提出了一种新的分布式算法，解决了平均共识问题的有向图，使用，在每次迭代中，有限速率的单工相邻节点之间的通信-一些位的权重平衡问题，其他的平均共识。所提出的量化一致性算法收敛到实数（即，对所有正整数$r$，几乎必然地和在$r$次平均意义下证明了（未量化）Agent的初始值.最后，数值结果验证了我们的理论研究结果。
2018-09-17 cs.DC cs.MA math.OC
A Robust Dynamic Average Consensus Algorithm that Ensures both Differential Privacy and Accurate Convergence
针对差分隐私噪声影响动态平均一致性收敛的问题，提出一种鲁棒算法，可在持续独立噪声下同时保证精确平均收敛与严格 ε-差分隐私，并可应对通信信道噪声。
2023-07-12 cs.CR cs.MA math.OC
Distributed Average Consensus Over Noisy Communication Links in Directed Graphs
受弹性、可伸缩性和即插即用操作需求的推动，分布式决策变得越来越普遍。在多智能体系统中达成共识的问题是分布式决策的核心。在这篇文章中，我们研究了在有向多智能体网络中，当通信链路被噪声破坏时，实现平均共识的问题。我们提出了一个算法，每个代理更新其估计的基础上的本地混合的信息，并增加其加权无噪声的初始信息，其更新在每次迭代。我们证明，适当设计的权重的代理实现共识下添加剂的通信噪声。我们建立，当通信链路是无噪声的，所提出的算法以几何速度走向共识。在通信噪声下，我们证明了代理估计几乎肯定会达到共识值。我们提出了数值实验，以证实所提出的算法在不同的噪声实现和各种算法参数的有效性。
2022-11-11 cs.DC cs.MA cs.SY
Finite rate distributed weight-balancing and average consensus over digraphs
本文提出了第一个分布式算法，解决了重量平衡问题，只使用有限的速率和节点之间的单工通信，符合有向性质的图边缘。证明了该算法以次线性速率收敛于权平衡解。分析建立在一个新的度量的启发位置系统表示，其特征在于在网络上的信息交换的动态，并在一个新的步长规则。在此基础上，提出了一种新的分布式算法，解决了平均共识问题的有向图，使用，在每个时隙，有限速率的单工通信相邻节点之间的权重平衡问题和其他的平均共识的一些位。收敛的建议量化共识算法的平均节点的未量化的初始值的建立，几乎肯定和矩母函数的错误，和一个次线性收敛速度被证明足够大的步长。数值结果验证了我们的理论研究结果。
2020-02-29 cs.DC cs.MA math.OC
Trustworthy Distributed Average Consensus based on Locally Assessed Trust Evaluations
本文提出一种分布式平均共识算法，通过局部信任评估识别恶意节点，在连通拓扑下渐近收敛至非恶意节点初始值的可信平均值。
2023-09-02 cs.MA
Average Consensus in the Presence of Delays and Dynamically Changing Directed Graph Topologies
以分布式方式渐近收敛到全局平均值的经典方法通常假设给定多组分系统的相邻组分之间及时且可靠地交换信息。这些假设在实际设置中不一定有效，这是由于可能在不同时间影响传输的不同延迟以及底层互连拓扑的可能变化（例如，由于组件的移动性）。在这项工作中，我们提出的协议，以克服这些限制。我们首先考虑一个固定的互连拓扑结构（捕获的一个可能有向图），并提出了一个离散时间协议，可以达到渐近平均共识的分布式方式，尽管存在任意（但有界）的通信链路中的延迟。该协议要求每个组件知道其输出链路的数目（即，它向其发送信息的组件的数量）。随后，我们扩展的协议，也处理底层的互连拓扑结构的变化，并描述了各种相当宽松的条件下，修改后的协议允许组件达到渐近平均共识。所提出的算法是通过例子说明。
2013-02-22 cs.DC cs.MA
A Study on Accelerating Average Consensus Algorithms Using Delayed Feedback
在本文中，我们研究了加速基于拉普拉斯的动态平均共识算法通过分裂传统的无延迟的分歧反馈为加权求和的当前和过时的条款。我们确定什么样的加权和存在一个范围的时间延迟，导致算法的收敛速度更高。对于这样的权值，利用LambertW函数，得到了时延的速率增长范围和最大可达速率，并给出了相应的最大化时延的值。我们还研究了使用过时的反馈对代理的控制努力的影响，并表明，只有对于一些特定的仿射组合的即时和过时的反馈的代理的控制努力不超越无延迟算法。此外，我们证明，使用过时的反馈不增加稳态跟踪误差的平均共识算法。最后，我们确定了当前和过时的反馈权重的最佳组合，以实现最大限度地提高收敛速度，而不增加控制努力的代理。我们通过一个数值例子来证明我们的结果。
2019-12-10 cs.MA math.OC
Resilient Dynamic Average Consensus based on Trusted agents
在本文中，我们解决了存在对抗性攻击的多智能体系统的离散时间动态平均共识（DAC）。对抗性攻击被认为是拜占庭式的，它损害了代理的计算能力，并向其邻居发送任意虚假数据。我们假设一些代理不能被对手妥协，我们称之为可信代理。我们首先正式定义弹性DAC在拜占庭对手的存在。然后，我们提出了我们的新的弹性动态平均共识（ResDAC）算法，确保可信和普通代理实现弹性DAC在对抗代理的存在。唯一的要求是可信代理形成连通支配集和参考信号的一阶差分有界。我们不对网络中可以存在的敌对代理的可容忍数量施加任何限制。我们也不限制参考信号是有界的。最后，我们提供了数值模拟来说明所提出的ResDAC算法的有效性。
2023-03-14 cs.MA cs.SY eess.SY
Distributed design of deterministic discrete-time privacy preserving average consensus for multi-agent systems through network augmentation
平均一致性协议在分布式系统和决策中发挥着核心作用，如分布式信息融合，分布式优化，分布式估计和控制。这些协议的一个关键优点是，代理交换和透露他们的状态信息只给他们的邻居。然而，在代理的状态包含敏感信息的情况下，它可能会引起隐私问题。在本文中，我们提出了一种新的（无噪声）隐私保护分布式算法的多智能体系统，以达到平均共识。算法的主要思想是每个代理运行具有精心制作的结构和动态的（小）网络以形成网络的网络（即，新创建的网络之间的连接以及它们关于初始网络连接的互连）。再加上重新加权的动态参数指示代理间的动态和初态，我们表明，它是可能的，以确保每个节点的值收敛到原始网络的共识值。此外，我们表明，在温和的假设下，它是可能的工艺动态，使设计可以实现分布式的方式。最后，我们用例子说明了所提出的算法。
2021-12-18 cs.CR cs.MA math.OC
Distributed Consensus Algorithms in Sensor Networks: Link Failures and Channel Noise
本文研究了随机拓扑（间歇链路）\emph{and}噪声信道下的平均一致性。网络链接中带有噪声的共识导致了偏差-方差困境-长期运行共识会降低最终平均估计的偏差，但会增加其方差。我们提出了两种不同的折衷方案：$\mathcal{A-ND}$算法通过强制权重满足\emph{persistence}条件来修改传统的共识（缓慢衰减到零）;以及$\mathcal{A-NC}$算法，其中权重是恒定的，但一致性运行固定次数的迭代$\hat{\imath}$，然后重新启动并重新运行总共$\hat{p}$次，并且在结束时对$\hat{p}$运行的最终状态进行平均（蒙特卡罗平均）。我们使用受控马尔可夫过程和随机逼近参数证明几乎必然收敛的$\mathcal{A-ND}$所需的平均值（渐近无偏性）和计算明确的m.s.e.（二）共识的界限。我们表明，$\mathcal{A-ND}$代表了两个世界中最好的-低偏差和低方差-以缓慢的收敛速度为代价;重新调整权重.
2008-09-08 cs.IT cs.MA math.IT
Resilient Average Consensus with Adversaries via Distributed Detection and Recovery
针对多智能体系统在恶意攻击下的弹性平均共识问题，提出一种基于分布式检测与恢复的迭代算法，支持一般有向拓扑，能处理恶意智能体协作情形，且存储高效。
2024-05-29 cs.MA cs.SY eess.SY
A Class of Distributed Event-Triggered Average Consensus Algorithms for Multi-Agent Systems
本文提出一类基于Lyapunov函数设计的事件触发算法，解决多智能体平均一致性，保证指数收敛并排除Zeno行为，并应用于WSN时钟同步验证。
2019-11-24 cs.MA cs.SY eess.SY
On Robustness Analysis of a Dynamic Average Consensus Algorithm to Communication Delay
University of California Irvine（加州大学尔湾分校）
本文研究了在强连通且权衡平衡（SCWB）有向图上，动态平均一致性算法对通信延迟的鲁棒性。在无延迟通信情况下，该算法能够实现动态平均的渐近跟踪。本文分析了该算法在连续时间和离散时间实现中可接受的通信延迟范围，并研究了延迟对收敛速度和跟踪误差界的影响。同时，建立了可接受延迟界与SCWB有向图最大度数之间的关系。此外，本文还证明了对于在可接受范围内延迟的静态信号，算法能够实现完美跟踪。当交互拓扑是连通无向图时，证明离散时间实现能够容忍至少一个步骤延迟。仿真展示了我们的结果。
2018-12-11 cs.MA cs.SY eess.SY
Fast model averaging via buffered states and first-order accelerated optimization algorithms
在这封信中，我们研究的问题，加速达成平均共识的连通图在离散时间通信设置。文献表明，可以通过增加图的连通性或优化代理对从邻居接收的信息所设置的权重来加速共识算法。在这里，我们研究了两种使用缓冲状态来加速在给定图上达到平均共识的方法，而不是改变通信图。在第一种方法中，我们研究了著名的一阶拉普拉斯平均一致性算法的收敛速度如何变化时，协议反馈产生的缓冲状态。对于这项研究，我们得到了一个充分条件的缓冲状态的范围，导致更快的收敛。在第二种方法中，我们展示了如何将平均共识问题转化为一个凸优化问题，并通过一阶加速优化算法求解强凸费用函数。我们构造了一个加速平均共识算法，使用所谓的三重动量优化算法。第一种方法需要较少的全局知识来选择步长，而第二种方法通过使用来自图拓扑的额外信息来加快数值结果的收敛。我们证明了我们的结果，通过实施所提出的算法在传感器网络中使用的高斯混合模型（GMM）估计问题。
2022-11-11 cs.MA math.OC
New results on multi-agent system consensus: A graph signal processing perspective
School of Information Science；Engineering Wuhan University of Science
本文从图信号处理角度重新审视多智能体共识问题，建立共识协议与图信号滤波的关系，提出设计有效共识协议的新方法，适用于不确定网络，通过实例验证方法有效性。
2017-03-08 cs.MA cs.SY eess.SY
Fixed-Time Cooperative Tracking Control for Double-Integrator Multi-Agent Systems: A Time-Based Generator Approach
本文分别研究了具有有界输入扰动的双积分型多智能体系统的固定时间分布式共识跟踪和固定时间分布式平均跟踪问题。首先，提出了一种基于时基发生器的实用鲁棒固定时间滑模控制方法。其次，针对双积分型多智能体系统，设计了一种固定时间的分布式共识跟踪观测器，分别用于估计无向通信和有向通信下领导者和跟随者之间的状态分歧。再次，设计了双积分器型多智能体系统的固定时间分布式平均跟踪观测器，用于测量无向通信下参考信号的平均值。注意，分布式共识跟踪和分布式平均跟踪的观测器都是基于时基生成器设计的，并且可以简单地扩展到高阶多智能体系统的观测器。此外，将固定时间滑模控制与固定时间观测器相结合，设计了固定时间控制器，解决了分布式共识跟踪和分布式平均跟踪问题。最后，进行了一些数值模拟来验证结果。
2020-09-03 cs.MA
Distributed Consensus in Wireless Networks with Probabilistic Broadcast Scheduling
我们认为在无线网络中的分布式平均共识部分通信，以减少在每一次迭代/轮的传输次数。考虑到无线信道的广播性质，我们提出了一种概率的方法，调度一个子集的节点广播信息到他们的邻居在每一轮。我们比较了几个探试法分配节点广播概率下的固定数量的每轮传输。此外，我们引入了一个预补偿方法来纠正共识值和初始值的平均值之间的偏差，并建议我们的设计可能的扩展。我们的研究结果是特别相关的开发通信效率的共识协议在无线环境中有限的频率/时间资源。
2023-01-27 cs.IT cs.MA cs.SY
EDCHO: High Order Exact Dynamic Consensus
本文讨论了多智能体系统中当期望的一致性数量是时变信号时的平均一致性问题。虽然这个问题已经解决了现有的文献中的线性计划，只有有界的稳态误差已经实现。其他方法已经使用一阶滑动模式来实现零稳态误差，但是遭受抖振效应。在这项工作中，我们提出了一个新的精确的动态共识算法，利用高阶滑模，在一个分布式微分器的形式，实现零稳态误差的平均时变参考信号在一组代理。此外，如果需要，我们的建议也能够实现对平均信号的高阶导数的共识。对无向连通图的EDCHO算法的稳定性和收敛性进行了深入的形式化研究。最后，我们的建议的有效性和优势显示与具体的仿真场景。
2022-05-25 cs.MA cs.SY eess.SY
Bridge Consensus: Ignoring Initial Inessentials
AFRL’s Control Science Center of Excellence（美国空军研究实验室控制科学卓越中心）；Infoscitex Corp.（Infoscitex公司）；Department of Electrical Engineering, UC Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校电气工程系）
本文提出并解决了桥共识问题，通过结合估计理论和共识理论，利用非参与节点作为信息桥梁，实现参与节点初始值的分布式平均共识。
2015-01-12 cs.MA cs.SY eess.SY
Randomized Consensus with Attractive and Repulsive Links
ACCESS Linnaeus Centre, School of Electrical Engineering, Royal Institute of Technology（林奈中心电气工程学院，皇家理工学院）
研究随机共识算法在具有吸引和排斥链接的图上的收敛性，通过概率分析探讨排斥链接对共识行为的影响。
2013-09-09 cs.MA cs.SY eess.SY
Distributed Detection via Bayesian Updates and Consensus
Qingdao University（青岛大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文研究了基于贝叶斯定律的分布式检测算法，分析了共识协议与贝叶斯更新的结合方式，发现几何平均共识更高效，通信延迟显著影响收敛速度，不同信号结构的通信提升收敛率。
2015-11-07 cs.MA cs.SY eess.SY
Paving the Way for Consensus: Convergence of Block Gossip Algorithms
Gossip协议是分布式计算中解决平均一致性问题的常用方法。我们证明了新的收敛保证各种这样的协议，包括路径，集团，和同步成对的八卦。这些都是通过利用这些协议和块随机Kaczmarz方法解决线性系之间的连接。此外，我们扩展现有的块随机Kaczmarz的收敛结果，允许更一般的选择块，秩亏系统，并提供更严格的收敛速度保证。我们进一步将这种分析应用于不一致的共识模型，并获得类似的保证。这些方法提供了一个广泛的实证分析各种合成网络。
2021-10-27 cs.DC cs.MA cs.SY
Computing Consensus Curves
Ural Federal University（乌拉尔联邦大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）
我们认为，从许多（可能是不准确的）公民科学家贡献的输入轨迹提取准确的平均蚂蚁轨迹的问题。虽然有许多通用的软件工具用于运动跟踪和昆虫跟踪的特定工具，但即使是未经训练的人也更擅长这项任务，提供了一种强大的方法来计算平均轨迹。我们实现并测试了几个本地（一次一只蚂蚁）和全局（所有蚂蚁一起）方法。我们的最佳性能的算法使用一种新的全球方法，基于寻找边缘不相交的路径从输入轨迹构造的蚂蚁交互图。底层优化问题是网络流的一个新的有趣的变体。尽管这个问题是NP难的，但我们实现了两个算法，它们在实践中工作得很好，优于所有其他方法，包括最好的自动化系统。
2014-05-14 cs.CG cs.CV cs.GT
