多智能体系统任务控制问题的研究与应用

论文摘要

多智能体系统是分布式人工智能的一个重要的组成部分。论文以典型的多智能体系统--机器人救援仿真系统为背景,为满足其系统的异构性、任务关系的复杂性、环境的动态性等特点,从任务分配与任务协同两方面,对多智能体系统任务控制问题进行研究,主要研究内容如下:为对同类智能体间的任务进行合理分配,提出基于拍卖的多智能体任务分配算法。通过引入拍卖算法,综合考虑完成任务的效益及各智能体完成任务所需付出的代价,根据当前系统态势得到接近最优的任务分配方案。环境的动态变化会造成任务分配方案的滞后,在对此方案进行实时动态的调整过程中,引入令牌的概念,利用令牌来控制调整过程中的通信,从而减轻通信负担。提出基于功能约束的多智能体任务协同算法,用于解决异类智能体间的任务协同问题。功能约束图由两部分组成:时间约束图和功能权值。利用时间约束图的方法来表示异类智能体间任务相互依赖和相互约束的关系;引入功能权值的概念,用来衡量每个任务的完成对总系统目标的贡献。通过功能约束函数的计算,得出功能约束图中一系列任务的重要度,以此为基础衡量各协同方案。论文提出的多智能体任务控制算法已成功应用到中南大学的机器人救援仿真队伍CSUYunLu中,并在2006和2007中国机器人大赛上分别获得第一名和第四名。通过比赛的检验,证实了以上任务控制算法是可行、有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 论文组织结构
• 第二章 多智能体系统任务控制问题研究
• 2.1 多智能体系统任务控制问题描述
• 2.1.1 多智能体系统任务控制问题定义
• 2.1.2 多智能体系统任务控制目标分析
• 2.2 多智能体系统任务控制体系结构
• 2.2.1 集中式控制体系结构
• 2.2.2 分布式控制体系结构
• 2.2.3 RCRSS中任务控制体系结构
• 2.3 RCRSS中任务控制面临的问题
• 2.3.1 同类智能体间的任务分配
• 2.3.2 异类智能体间的任务协同
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于拍卖的多智能体任务分配算法
• 3.1 多智能体任务分配
• 3.2 基于拍卖的多智能体任务分配（ABTA）算法
• 3.2.1 ABTA算法模型
• 3.2.2 任务拍卖算法
• 3.2.3 任务竞拍算法
• 3.3 基于令牌的多智能体任务分配方案的动态调整
• 3.3.1 令牌环网的划分
• 3.3.2 多智能体任务分配方案的动态调整
• 3.4 ABTA算法在RCRSS中的应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于功能约束的多智能体任务协同
• 4.1 多智能体任务协同方法
• 4.2 多智能体系统中功能约束图的设计
• 4.2.1 功能约束图
• 4.2.2 逻辑的联结图的设计
• 4.2.3 基于收益的权值确定
• 4.3 基于功能约束的任务协同算法
• 4.3.1 约束的任务权值函数
• 4.3.2 联盟结构系统的协同算法
• 4.4 协同算法在RCRSS中的应用
• 4.4.1 基于功能约束的任务协同算法的应用
• 4.4.2 任务控制方法的应用
• 4.5 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 后期工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的论文情况和科研情况