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
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
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
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
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
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
Receding Horizon Consensus of General Linear Multi-agent Systems with Input Constraints: An Inverse Optimality Approach
在实际多智能体系统中，如何满足系统约束条件并达到最优性能的一致性协议设计是一个令人期待而又具有挑战性的问题。研究了控制输入受限的一般线性MAS的最优一致性问题。考虑了两类MAS，包括半稳定和不稳定的动态子系统。对于这两类无输入约束的MAS，首先利用逆最优性方法得到了最优一致性协议的设计结果。利用最优共识协议，滚动时域控制（RHC）的共识策略设计这两类输入约束的MAS。推导了分布式分配费用函数的条件，并在此基础上建立了分布式基于RHC的共识框架。其次，分析了闭环系统的可行性和一致性。结果表明：1）逆最优一致性协议下的最优性能指标与网络拓扑结构和子系统的系统矩阵耦合，但对于半稳定和不稳定子系统的MAS，它们是不同的; 2）子系统的不稳定模式对参数设计提出了更严格的要求; 3）所设计的基于RHC的一致性控制策略，在满足控制输入约束的前提下，保证了闭环系统在两种情况下的一致性。但对于具有半稳定子系统的MAS，可以达到{ \em收敛一致性}。最后，通过两个算例验证了所得结果的有效性.
2016-01-29 math.OC
Suboptimal Consensus Protocol Design for a Class of Multiagent Systems
针对一类多智能体系统，提出了一种次优一致性协议设计的新方法。该技术是基于新开发的次优线性二次最优控制设计的充分条件的扩展，这是在本文中导出的无限时域线性二次调节问题的非迭代求解技术在Krotov框架。对于次优的共识协议设计，结构上的整体反馈增益矩阵，这是固有的代理动态和他们的相互作用拓扑结构的要求，被重铸在一个特定的矩阵引入一个适当制定的凸优化问题。其结果是，预先分配相同的反馈增益矩阵的同质代理网络，其作用于相对于他们的邻居的相对状态变量是不需要的。计算的控制律的次优量化隐式推导的成本上界的解决方案的凸优化问题和初始条件，而不是指定它的先验。数值例子来证明所提出的方法的实施和现有的方法在文献中的比较。
2022-06-10 math.OC
Receding Horizon Control Based Consensus Scheme in General Linear Multi-agent Systems
在最优化框架下研究了一般线性多智能体系统的一致性问题。提出了一种新的分布式滚动时域一致性控制策略。我们表明，无约束分布式RHC产生的共识协议可以表示在一个明确的形式。在此基础上，给出了保证一致性的充要条件.此外，我们指定了更详细的共识条件的多智能体系统的一般和一维线性动力学依赖于不同的Riccati方程（DREs），分别。最后，通过两个实例验证了所提出的方案和相应的理论结果。
2014-06-24 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
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
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
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
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
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
Event-Triggered Consensus of Homogeneous and Heterogeneous Multi-Agent Systems with Jointly Connected Switching Topologies
研究了满足联合连通条件的交换网络的分布式基于事件的一致性问题。研究了同构线性网络的状态一致性和异构线性网络的输出一致性。设计了两种基于局部采样信息的基于事件的协议，无需求解任何矩阵方程或不等式。理论分析表明，所提出的基于事件的协议保证实现共识和排除Zeno行为的联合连接无向交换图。这些协议不依赖于网络拓扑的全局知识，并且独立于交换规则，可以以完全分布式的方式设计和使用。它们能够避免控制器更新或触发功能监视的连续信息交换，这保证了所提出的协议的可行性。
2020-09-22 cs.SY eess.SY math.OC
A class of robust consensus algorithms with predefined-time convergence under switching topologies
研究了切换拓扑下的鲁棒一致性问题。与现有的方法相反，所提出的方法提供了分散的协议，在预定义的时间内实现网络多智能体系统的共识。也就是说，协议设计提供了允许将代理的收敛时间设置为共识状态的调谐参数。一个适当的李雅普诺夫分析暴露的能力，目前的建议，以实现预定义的时间共识开关拓扑结构，尽管存在有界扰动。最后，本文提出了一个比较，表明所建议的方法包含现有的固定时间共识算法，并提供额外的自由度，以获得预定义的时间共识协议，是不太过度工程，即，在我们的方法中，估计的收敛时间与其实际值之间的差异较小。数值结果表明了该方法的有效性和优越性。
2019-07-31 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
