2016年教育部自然科学奖推荐项目公示材料
1、项目名称：多智能体系统分布式协同控制
2、推荐奖种：自然科学奖
3、推荐单位:东南大学
4、项目简介:
多智能体系统是20世纪末至21世纪初分布式人工智能领域的国际前沿研究课题，其核心支撑理论是人工智能、分布式控制和分布式计算。进入21世纪，人们在解决大型、复杂的工程问题时，发现单个智能体的能力已经无法胜任，需要多个智能体在网络环境下以信息通讯的方式组成多智能体系统协同地解决工程问题。典型的多智能体系统包括多机器人系统，多无人机系统，智能电网和分布式卫星系统等。本项目系统深入研究了多智能体系统协同控制的共性问题、网络结构控制、通讯受限等关键科学问题，取得的重要科学发现如下：
(1)通过引入一致性区域的概念，把二阶和高阶系统一致性问题转化为研究一致性区域的稳定性范围，给出了具有固定网络拓扑的多智能体线性系统二阶和高阶一致性的充分必要条件，解决了长期困惑研究者的多智能体系统协同控制器设计的本质问题；提出有向网络的广义代数连通度作为有向网络收敛判别的基本依据，推广了无向网络的代数连通度。
(2)给出了牵制控制无向网络实现同步的一般条件；克服非对称网络拓扑结构的本质困难，解决了有向网络同步牵制控制的挑战问题；采用图分解引入匹配割点和割集，完善了矩阵分解的谱理论，解决网络牵制控制一个结点的最优控制的关键难题。
(3)利用非奇异M矩阵理论和切换系统稳定性分析方法，突破了通过求解闭环系统的解曲线，然后再进行稳定分析的技术性瓶颈，发现了具有间歇信息通讯的二阶多智能体系统一致性的实现与降阶后的低维切换系统全局稳定性的内在本质联系，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题。
项目组近年来在IEEE、Automatica、SIAM等本领域著名期刊上发表多智能体系统协同控制SCI论文110篇。10篇代表性论文SCI他引1159次，WOS 他引1433次，Google Scholar他引2165次，全部为ESI工程领域前1%高被引论文，9篇论文Google Scholar他引超过100次，6篇论文发表至今在所在期刊的SCI引用排名居于前2位，被38位院士和IEEE Fellow在Nature、Nature Physics、IEEE汇刊等正面评价，相关成果获亚洲控制会议最佳论文奖、IEEE 电路与系统协会神经系统与应用技术委员会最佳理论论文奖、全国复杂网络学术会议最佳学生论文奖、IEEE国际电路与系统会议最佳学生论文奖提名等。
《多智能体系统分布式协同控制》专著获得国家科学技术学术著作出版基金资助。
项目三位完成人2014和2015年均入选汤森路透全球“高被引科学家”(21个学科中国学者入选134和148人)，分别入选工程、计算机科学、数学和物理四个领域。第一完成人关于多智能体系统的研究获国家优秀青年科学基金和万人计划青年拔尖人才资助、Scopus“青年科学之星”信息科学领域金奖。第二完成人由于在网络分析的贡献当选IEEE Fellow。第四完成人由于在网络科学的贡献当选欧洲科学院院士和第三世界科学院院士，并应Science编辑 A. Cho邀请对Nature封面论文做专题评述。项目组完成人曾任信息工程技术领域IEEE自动控制、电路与系统I和II、神经网络与学习系统、控制论5个汇刊的编委。
5、主要完成人情况表
(1)虞文武，排名1，教授，工作单位：东南大学，完成单位：东南大学
对本项目技术创造性贡献：
1.通过引入一致性区域的概念，给出了具有固定网络拓扑的多智能体线性系统二阶和高阶一致性的充分必要条件；提出有向网络的广义代数连通度作为有向网络收敛判别的基本依据，属重要科学发现1；
2.给出了牵制控制无向网络实现同步的一般条件；克服非对称网络拓扑结构的本质困难，解决了有向网络同步牵制控制的挑战问题，属重要科学发现2；
3. 利用非奇异M矩阵理论和切换系统稳定性分析方法，并给出了多智能体系统实现一致性的判别准则，提出了一类拓扑依赖的切换Lyapunov函数构造方式，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题，属重要科学发现3。
本人是全部10篇代表性论文的作者之一（7篇第一作者，8篇通信作者）。
曾获国家科技奖励情况：无
(2)曹进德，排名2，教授，工作单位：东南大学，完成单位：东南大学
对本项目技术创造性贡献：
1. 通过创造性地将基于连续相对位置信息的连续控制器和基于采样相对位置信息的非连续控制进行有效结合，给出了相对速度信息的估计，进而给出了闭环多智能体系统实现一致性的充分必要条件；利用非奇异M矩阵理论和切换系统稳定性分析方法，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题，属重要科学发现3。
本人是代表性论文5、10的作者之一。
曾获国家科技奖励情况：无
(3)温广辉，排名3，讲师，工作单位：东南大学，完成单位：东南大学
对本项目技术创造性贡献：
1.利用非奇异M矩阵理论和切换系统稳定性分析方法，提出了研究切换有向拓扑下具有Lipschitz型非线性特性的多智能体系统一致性问题的一般性理论框架。突破了通过求解闭环系统的解曲线，然后再进行稳定分析的技术性瓶颈；通过深入分析闭环多智能体系统的动力学结构性质，提出了一类拓扑依
赖的切换Lyapunov函数构造方式，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题，属重要科学发现3。
本人是代表性论文8、9的作者之一。
曾获国家科技奖励情况：无
(4)陈关荣，排名4，教授，工作单位：香港城市大学，完成单位：香港城市大
学大学
对本项目技术创造性贡献：
1.通过引入一致性区域的概念，给出了具有固定网络拓扑的多智能体线性系统二阶和高阶一致性的充分必要条件；提出有向网络的广义代数连通度作为有向网络收敛判别的基本依据，属重要科学发现1；
2.给出了牵制控制实现同步的一般条件；研究了一般有向网络同步的牵制控制策略这样一个挑战问题，克服上述非对称网络拓扑结构的本质困难，属重要科学发现2；
3. 提出了一类拓扑依赖的切换Lyapunov函数构造方式，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题，属重要科学发现3。
分布式控制系统
题，才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为：
从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。 DCS的控制程序：DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。 过程控制站的组成： DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成 I/O：控制系统需要建立信号的输入和输出通道，这就是I/O。DCS中的I/O一般是模块化的，一个I/O模块上有一个或多个I/O通道，用来连接传感器和执行器（调节阀）。 I/O单元：通常，一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU所在的机架被称为CPU单元，同一个过程站中只能有一个CPU单元，其他只用来摆放I/O模块的机架就是I/O单元。 国内外应用 分散控制系统 1975 年美国最大的仪表控制公司Honeyw ell 首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC—2000 ( Toal Distributed Control-2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价，称之为“最鼓舞人心的事件”。世界各国的各大公司也纷纷仿效，推出了一个又一个集散系统，从此过程控制进入了集散系统的新时期。 在此期间有日本横河公司推出的CEN TUM,美国泰勒仪表公司的MO SË,费雪尔公司的DCÉ —400,贝利公司的N —90,福克斯波罗公司的Cpect rum 和德国西门子公司的Telepermm。 随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展，加上各制造商的激烈竞争，使DCS 很快从70 年代的第一代发展到90 年代初的第三代DCS。尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高，但其中存在着一个最主要的弊病是：各大公司推出的几十种型号的系统，几乎都是该公司的专利产品，每个公司为了保护自身的利益，采用的都是专利网络，这就为全厂、全企业的管理带来问题。 随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术，80年代末许多公司推出新一代的集散系统，其主要特征是新系统的局部网络采用MA P 协议；引用智能变送器与现场总线结构；在控制软件上引入PLC 的顺序控制与批量控制，使DCS 也具有PLC 的功能。 至90 年代初各国知名的DCS 有：3000,Bailey 的IN F I—90,Ro semoun t 的RS—3,W est Hoo se 的WDPF,L eeds &Non th rup 的MAX—1000,Foxbo ro 的IöA S,日本横河的CEN TUM。这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS 系统如S—9000,MAX—2,LXL,A 2 PACS 等等。
《人工智能及其应用》 教学讲义 第七章分布式人工智能 § 7.1分布式人工智能系统 一、什么是分布式人工智能 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligenee)，简称DAI，它是人工智能和分布式计算相结合的产物。DAI 的提出，适应了设计并建立大型复杂智能系统以及计算机支持协同工作( CSCW)的需要。其目的主要研究在逻辑或物理上实现分散的智能群体Age nt的行为与方法，研究协调、操作它们的 知识、技能和规划，用以完成多任务系统和求解各种具有明确目标的问题。 目前，DAI的研究大约可划分为两个基本范畴：一是分布式问题求解 (Distributed Problem Solving ，DPS);另一个是关于多智能体系统( Multi Age nt System，MAS )实现技术的研究。 所谓分布式问题求解，往往针对待解决的总问题，将其分解为若干子任务，并为每个子任务设计一个问题求解的子系统。这里，首先需要智能地确定一个分配的策略：如何把总工作任务在一群模块 (Module )或者节点(Node)之间进行子任务分配；其次需要智能地确定一个工作任务协同的策略：要在基于分散、松耦合知识源的基础上，实现对问题的合作求解。这里所谓“分散”的概念是指任务的控制操作和可利用的信息都是分布的， 没有全局控制和全局数据；知识源分布在不同的处理节点上，数据、信息、知识和问题的答案可以按照某种规则予以共享。
多智能体系统又常称为多Age nt系统或简称为MAS，主要研究不同的智能体之间的行为协调和进 行工作任务协同。即在一群自治的Age nt之间，通过协调它们的知识、目标、技能和系统规划，以确定 采取必要的策略与操作，达到求解多任务系统及解决各种复杂问题的目标。 MAS是单个的Age nt技术和分布式系统相结合的发展产物，也是分布式人工智能研究的一个前沿领域。目前，MAS的研究重点是：如何协调多个Age nt的行为，从而协同地完成大型复杂的工作任务。 二、分布式人工智能系统的特点 分析分布式人工智能系统，主要具有如下特性： 其一，具有分布的特性。 无论从逻辑上还是在物理上，系统中的数据和知识的布局都以分布式表示为主，既没有全局控制， 也没有全局的数据存储；系统中各路径和节点既能并发地完成信息处理，又能并行地求解问题，从而提 高了全系统的求解效率。 其二，具有独立、连接、开放的特性。 在系统中，既可把要求解的总任务划分为几个相对独立的子任务，降低各独立节点及子系统的复 杂度，降低开发与处理的复杂性；同时又通过节点及子系统的连接和网络的分布式互连，方便于系统规 模的扩充，使系统具有了比单个系统更大的开放性和灵活性。 其三，具有高效、容错、协同的特性。 分布式求解机构由计算机网络互连，使系统通信的代价小于求解问题的代价，并因此降低了问题 求解总代价；分布式系统具有较多的冗余度和调度处理的知识，能够使系统在出现故障时，仅仅通过调 度冗余路径或降低响应速度的代价，就可以保障系统正常工作，提高系统可靠性。尤其可依靠系统中诸机构的相互协同支持，以便解决单个机构难以或无法解决的困难问题。 比起传统的集中式结构来，DAI强调的是分布式智能处理，克服了集中式系统中心部件负荷太重，知识调度困难等弱点，因而极大地提高了系统知识的利用程度，提高了问题的求解能力和效率。同时，分布式人工智能系统具有并行处理或者协同求解能力，可以把复杂的问题分解成多个较简单的子问题，从而各自分别“分布式”求解，降低了问题的复杂度，改善了系统的性能。当然，也应该看到，分布式人工智能在某种程度上带来了技术的复杂性和系统实现的难度。 总之，分布式人工智能在于它能以时空协同系统的利用，克服单个智能机器资源贫乏和功能单一的局限性，具备并行、分布、开放和容错等优势，因而获得快速发展和越来越广泛的应用。 § 7.2分布式问题求解(DPS) 在分布式问题求解系统中，由于系统中没有一个节点拥有足够的数据和知识来求解整个问题，因此，要求各个节点能够共享问题的知识源及其答案，必要时节点间需要交换与问题有关的求解状态信息， 以便协同工作。 一、DPS系统的协同方式 分布式问题求解系统有两种协同工作方式，其一是任务分担，其二是结果共享。 在任务分担系统中，节点之间通过分担执行总任务的子任务而相互协作，系统中的控制以目标为指导，各节点的处理目标是求解整个问题的一部分。在结果共享系统中，各节点通过共享部分结果相互 协作，系统中的控制以数据为指导，各节点在任何时刻进行的求解取决于当时它所拥有的或从其他节点得到的数据和知
多智能体系统及其协同控制研究进展 摘要：:对多智能体系统及其协同控制理论研究和应用方面的发展现状进行了简要概述.首先给出Agent及多Agent 系统的概念和特性等,介绍了研究多Agent系统协同控制时通常用到的代数图论;然后综述了近年来多Agent系统群集运动和协同控制一致性方面的研究状况,并讨论了其在军事、交通运输、智能机器人等方面的成功应用;最后,对多Agent系统未来的发展方向进行了探讨和分析,提出几个具有理论和实践意义的研究方向,以促使多Agent系统及其协同控制理论和应用的深入研究. 关键词：多Agent系统(MAS)；协同控制；代数图论；群集运动；一致性协议 Advances in Multi-Agent Systems and Cooperative Control Abstract: Progress in multi-Agent systems with cooperative controlwas reviewed in terms of theoretical research and its applications. Firs,t concepts and features used to define Agents and multi-Agents were analyzed. Then graph theory was introduced, since it is often used in research on cooperative control of multi-Agent systems. Then advances in swarming/flocking as well as the means used to derive a consensus among multi-Agents under cooperative control were summarized. The application of these abilitieswas discussed for the military, transportation systems,and robotics. Finally, future developments for multi-Agent systemswere considered and significant research problems proposed to help focus research on key questions formulti-Agent systemswith cooperative control. Key words:Multi-Agent system (MAS) ; Cooperative control; Graph theory; Swarming/ flocking; Consensus protocol 分布式人工智能是人工智能领域中一个重要的研究方向,而多Agent系统(multi-Agent systemMAS)则是其一个主要的分支. 20世纪90年代,随着计算机技术、网络技术、通信技术的飞速发展,Agent及MAS的相关研究已经成为控制领域的一个新兴的研究方向.由于Agent体现了人类的社会智能,具有很强的自治性和适应性,因此,越来越多的研究人员开始关注对其理论及应用方面的研究.目前,人们已经将MAS的相关技术应用到交通控制电子商务、多机器人系统、军事等诸多领域.而在MAS中,Agent之间如何在复杂环境中相互协调,共同完成任务则成为这些应用的重要前提.近年来,从控制的角度对MAS进行分析与研究已经成为国内外众多学术机构的关注热点,人们在MAS协同控制问题上做了大量的研究工作,特别是在MAS群集运动控制和协同控制一致性问题方面取得了很大的进展.目前对MAS的研究总体上来说还处于发展的初步阶段,离真正的实用化还有一定的距离;但其广泛的应用性预示着巨大的发展潜力,这必将吸引更多专家、学者投入到这一领域的研究工作中,对MAS的理论及应用做进一步探索.根据上述目的,本文主要概述了多智能体系统(MAS)在协同控制方面的研究现状及其新进展. 1Agent与MAS的相关概念 1.1Agent的概念 Agent一词最早可见于Minsky于1986年出版的《Social of Mind》一书中.国内文献中经常将Agent翻译为:智能体、主体、代理等,但最常见的仍是采用英文“Agent”；因为Agent的概念尚无统一标准,人们对于
多媒体会议系统方案一1、音响扩声系统音响扩声系统要达到会议室的音响效果需满足国际厅堂扩声系统设计的声学特性指标尺度。在建筑声学共同的根本上，一般还需要通过使用扩声设备进行音效补偿，实现音频信号的还原和放大。2、多媒体显示系统多媒体显示系统主要包罗投影系统、液晶显示系统、实物展示系统、智能电子板等，以满足现代化信息交流的需要。通过它可以把电视、、电脑、摄像球、录象机、会议图象等视频信号进行还原和展示。3、会议讨论系统会议讨论系统主要包括会议系统主机、主席单元和议席单元。通过会议讨论系统在进行中大型会议交流时，可满足众多的会议发言者，保证每个参会者发言都很方便。并可实现优先发言、申请发言、轮流发言、排队发言、控制发言权等多种会议讨论模式。4、自动跟踪摄像系统自动跟踪摄像系统可为会议现场提供高质量的视频图像信号。它能通过数字发言系统激活，在无人操纵的环境下准确、快速地对发言人进行特写拍摄，将收罗到的视频信号输出给显示系统及远程视频会议系统。5、投票表决系统投票表决系统在会议讨论系统的每台设备上增加投票表决功能，用来进行选举及投票会议。其主要成果是确认参会者身份，让参会者进行表决投票，显示会议进程、会议资料和表决功效。6、同声传译系统同声传译系统用于进行国际会议交流。在多语种的参会者共同参加一场会议时，当任意一语种的代表发言时，由同声通译员即时翻译成其它语种，通过语言分派系统送达每一个参会者前，使其可以选听本身所懂
的语言，到达多语言交流的目的。7、远程视频会议系统远程视频会议系统筒时传送两个或多个参会者的形象、声音、以及会议资料图表和相关实物的图像等，使不同地点的参会者可以如同坐在同一间会议室中开会一样。8、中央控制系统中央控制系统集灯光、设备、投影及音视频控制手段于一体，为使用者提供简单、直接的控制方案，令使用者能方便地把握整个空间情况各设备的状态及成果。本系统可对会议室内各类音视频设备及灯光、投影幕、电动升降吊架等设备进行集中控制，以方便操纵和使用。多媒体会议系统方案二在信息技术高度发展的今天，会议室内的设备也日新月异，今天的会议室是一个集音频技术、视频技术、会议网络、集中控制于一体的高科技含量的系统的集成，一个好的会议系统是多种技术和产品的完善组合。会议系统的主要功能是完成各种类型会议的各项议程及会务工作的实施，同时兼顾厅堂的专业扩音音质，使其能满足各种演出要求。在设计系统时，我们精心挑选系统设备，使完成后的系统具有先进性、实用性、高可靠性及方便扩展等特点，同时，考虑系统的性能价格比，力争在满足使用要求的基础上保证系统的经济性。本方案是根据业主对扩声系统、投影系统的要求，并结合我公司多年从事会议系统的经验进行设计和选型的。11设计依据和指导思想111设计依据—25—86厅堂扩声系统设计及测量规范4959—95厅堂扩声系统测量方法0301—93扩声系统声学特性指标及测量方法76—84厅堂混响时间测量规范14197—93扩声系统设备互连用
课题一、三相异步电动机Y/Δ换接启动及正反转控制 一、实验目的 在电机进行正反向的转、换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果在电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。用PLC来控制电机起停则可避免这一问题。 二、实验要求 1、掌握自锁、互锁、定时等常用电路的编程 2、利用基本顺序指令编写电机正反转和Y/△启动控制程序。 3、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。 学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。 课题二、十字路口交通灯控制 一、实验目的 本实验作为综合性设计实验，要求学生观察某十字路口的交通灯运行状态，自行设计十字路口交通灯控制的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可连接指示灯模拟交通灯动作。也可以在实验箱的十字路口交通灯控制实验区完成本
实验。以下给出参考方案。 二、实验要求 熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。 课题三、电梯控制系统
三层楼电梯工作示意图 说明：本实验作为综合性实验，要求学生自行设计电梯运行的实际动作，并根据动作要求设计I/O接口，可连接指示灯模拟电梯动作。也可以在实验箱的电梯控制系统实验区完成本实验。以下给出参考方案。 一、实验目的 1、通过对工程实例的模拟，熟练的掌握PLC的编程和程序测试方法。 2、进一步熟悉PLC的I/O连接。 3、熟悉三层楼电梯自动控制的编程方法。 二、控制要求 实验内容 完成对三层楼电梯的自动控制，电梯上、下由一台电动机驱动：电机正转则电梯上升；电机反转则电梯下降。 每层楼设有呼叫按钮SB1、SB2、SB3，呼叫指示灯HL1、HL2、HL3和到位行程开关LS1,LS2和LS3。 电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效。 响应呼叫时呼叫楼层的呼叫指示灯亮，电梯到达呼叫楼层时指示灯熄灭；呼叫无效时，呼叫楼层的指示灯不亮。三层楼电梯的自动控制要求如下：（1）当电梯停于1F或2F时，如果按3F按钮呼叫，则电梯上升到3F，由
分布式会议系统就是将分布式计算运用到会议系统中，可以在会议中运行大量数据，将不同数据储存在不同设备中，在运用时却可以轻松调用，有效的提高了会议效率和会议质量。 分布式会议系统产生的背景是如何的呢？ 网络交换技术的更新换代 早期的网络主要用于数据量甚小的邮件、文档、图片等传输，而数据量越来越庞大的今天，也对通过网络传输海量视频数据提出了越来越高的带宽要求；随着技术的不断发展，网络交换技术得到了极大的提升，从早期的数百K的带宽，逐步提升至现在越来越普及的百兆、千兆局域网，家用和商用网络也都逐步实现光纤到户，达到数十兆的带宽，这与宽带交换技术的进步密不可分；这使得网络传输视频成为可能，目前，各种类型的IP Camera、网络抓屏传输技术、远程控制调度等操作都成为现实； 视频处理算法的推陈出新 在信息高速发展的今天，人们进行交流沟通的数据量相当的庞大，尤其是视频数据，视频文件的体积将会十分惊人，一盘60分钟的DV带，如果以AVI格式保存，大约需要11GB空间，存储和携带都非常不便；如何更好、更快的传输和存储数据已成为一个重大的问题；单纯地提高存储容量，并不能从根本解决问题，而数据的压缩是解决这一问题的重要方法； 视频压缩算法经过了早期的用于VCD存储的MPEG-1，用于DVD 存储的MPEG-2，以及国际三大压缩标准之一的AVS，都对视频做了较
多的压缩处理，极大的方便了视频数据的传输和存储；随着数据量的日益增大，更高压缩效率比的视频处理算法研究被提上日程；两大主流压缩算法MPEG-X系列、H.26X系列都得到了更好的发展，尤其以H.26X 系列得到了更加广泛的应用，目前，市面上主流IP Camera几乎清一色的采用该算法标准；ITU（国际电传视讯联盟）组织更于近期推出压缩效率比高于H.264一倍的H.265算法标准，该标准可将1080P全高清的视频在低于1Mbps的网络下传输，更是兼容不久即将推广的4K、8K超高清视频； 视频压缩算法的高速发展，使得在同等网络环境下，数据的传输量提高数十上百倍，极大的降低了视讯行业上、中、下游厂商及客户的各种成本；
简答题 1、典型的分布式控制系统主要包括哪几个部分？ 一个典型的DCS系统包括四大部分组成：至少一个现场控制站(完成系统的运算处理控制)，至少一个操作员站(完成人机界面功能、供操作员操作监视)，一台工程师站（用于离线组态、在线修改和操作系统开发。也可以利用一台操作员站兼做工程师站）和一条通信系统 2、分布式都有哪几种冗余结构？各有什么优缺点？为什么要采 用冗余结构？ 1)分布式控制有两种冗余结构，一种是整体式冗余结构，另一种 是分离式冗余结构。 2)整体式系统是由早期单回路调节器和PLC组成，因本身有操 作器，常采用仪表盘备用方式；分离式冗余结构常采用多重化 冗余结构：配备冷备用数据库，操作器热备用，CRT远程遥控 备用等。整体式冗余结构可以实现完全与系统分离备用，系统 受干扰较小，但是系统成本较高，自动化水平较低；分离式冗 余结构可以选择重要部件备用，投资较小。 3)分布式控制系统是实时在线控制系统，搞可靠性是评价分布式 控制系统的主要指标，通常要求MTBF达到99.9999%以上， 就必须对系统采用冷备用，热备用等方式。通常通信系统全部 冗余，控制站中主控部件热备用，电源N+1:N热备用，子模 件和端子板N+1:N冷备用。
3、简述最小拍控制系统的特点。 1)若参数不变，可以实现时间最优控制； 2)本质是开环控制； 3)加反馈可实现闭环最优控制。 4、为什么说分布式控制是递阶控制系统？ 1)分布式控制系统具有以下特点： 2)网络结构，将各个子系统通过总线连接起来； 3)分层结构，有工程师站，操作站和控制站等构成； 4)主从结构，集中操作、分散控制，控制站部又分主从部件。 5)基于以上三点，分布式控制系统是递阶控制系统。 5、人机界面的要求主要包括哪些容？ 人机接口主要是CRT的操作站。对他们主要要环境要求，输入特性和图形特性的要求； 1)化境要求首先指人机接口设备对环境的要求：有耐冲击和振动 的特性；环境要求的第二部分是对供电的要求，它包括供电电 压等级、类型和容量及允许的极限值等，也涉及到供电方式， 冗余配置等容；环境要求的第三部分是对互联设备的通信距离 限制； 2)输入特性的改善使操作员的操作容和方式发生根本变化； 3)图形特性是人机接口的重要特性：采用图形用户界面（GUI）、 图形处理器（GP）和图形缓冲（GB）使人机接口的图形特性 得到极大的提高。
分布式人工智能系统的特点 分布式人工智能是近十年来才兴起的的、松散耦合的智能机构如何协调和组织一门新学科,是人工智能、知识工程、分其知识、技能、目标和规划以进行高效联布式计算、并行处理、计算机网络和通讯合求解.其研究包括并行人工智能、分布技术交叉发展的产物。分布式人工智能运式知识系统二大部分(如图所示)。用人工智能技术,研究一组在地理上分散分布式人工智能 xe 分布式知识系统并行人工智能/1\ 神经网络、并行分布处理等分布式知识分布式分布式库管理系统问题求解专家系统图分布式人工智能的研究范畴分布式人工智能系统具有潜在的并行何时中断其现行工作,以满足来自其它智处理能力,单个智能机构具有较高的自治能机构的请求,或何时接受其它任务。在性,整个系统具有较大的可扩展性和较高交替活动方面,智能机构应用有效的方法的可靠性,具有共享知识和资源的能力,来交替完成这些活动。在信息采集方面,对知识的处理速度快能力强等特点. 分布式人工智能（Distributed Artificial Intelligence），简称DAI，它是人工智能和分布式计算相结合的产物。DAI的提出，适应了设计并建立大型复杂智能系统以及计算机支持协同工作（CSCW）的需要。其目的主要研究在逻辑或物理上实现分散的智能群体Agent的行为与方法，研究协调、操作它们的知识、技能和规划，用以完成多任务系统和求解各种具有明确目标的问题。 目前，DAI的研究大约可划分为两个基本范畴：一是分布式问题求解（Distributed Problem Solving，DPS）；另一个是关于多智能体系统（Multi Agent System，MAS）实现技术的研究。 所谓分布式问题求解，往往针对待解决的总问题，将其分解为若干子任务，并为每个子任务设计一个问题求解的子系统。这里，首先需要智能地确定一个分配的策略：如何把总工作任务在一群模块（Module）或者节点（Node）之间进行子任务分配；其次需要智能地确定一个工作任务协同的策略：要在基于分散、松耦合知识源的基础上，实现对问题的合作求解。这里所谓“分散”的概念是指任务的控制操作和可利用的信息都是分布的，没有全局控制和全局数据；知识源分布在不同的处理节点上，数据、信息、知识和问题的答案可以按照某种规则予以共享。 多智能体系统又常称为多Agent系统或简称为MAS，主要研究不同的智能体之间的行为协调和进行工作任务协同。即在一群自治的Agent之间，通过协调它们的知识、目标、技能和系统规划，以确定采取必要的策略与操作，达到求解多任务系统及解决各种复杂问题的目标。 MAS是单个的Agent技术和分布式系统相结合的发展产物，也是分布式人工智能研究的一个前沿领域。目前，MAS的研究重点是：如何协调多个Agent的行为，从而协同地完成大型复杂的工作任务。 分布式问题求解系统的组织结构，是指节点之间信息与控制关系以及问题求解能力在节点中的分布模式。组织结构可分为层次、平行、混合三大类型。 (1) 层次类型层次类型的系统中，任务是分层的，即每个任务由若干下层
多智能体系统的协调控制相关内容 摘要 近年来，多智能体系统的协调控制在多机器人合作控制"交通车辆控制"无人飞机编队和网络的资源分配等领域有着广泛的应用，成为当前控制学科的一个热点问题’首先介绍了 多智能体系统的研究背景和智能体的概念; 然后从多智能体系统协调控制包含的几个问题 入手，即群集问题、编队控制问题、一致性问题和网络优化问题等，对其国内外的发展现状进行了总结和分析; 最后，给出了多智能体系统有待解决的一些问题，以促进对多智能体系统协调控制理论与应用的进一步研究。 关键词 多智能体系统; 一致性; 队形控制;群集/蜂拥 0 引言 在落叶飘飞的秋天，人们经常看见大雁排着整齐的人字型队伍迁徙到南方; 在阴暗潮湿的环境下，细菌部落聚集而生; 夏天池塘的青蛙同时发出哇哇的叫声; 夏日的一群萤火虫同时发出一闪一亮的光线; 自然界中成群的蜜蜂，事先没有商量建筑蜂巢的蓝图，但是它们各自搬运泥土，筑成了坚固的蜂巢; 在海洋中某些鱼类，具有规则队形聚集在一起运动，当发现新的食物来源或者受到外部攻击时，原来规则的队形被打乱了，但是在没有外界力量的介入下，一段时间之后，这群鱼类又建立了规则的队形聚集在一起运动。自然界中的这些自组织现象在没有集中中央控制的条件下，是什么样的工作机制，使得内部个体相互感知和交换信息，从而外部表现出规则而有序的智能行为运动? 并且这种智能行为是单个个体所 不能达到的，因而这些现象引起了生物学家的兴趣，生物学家试图了解这些自然界生物系统内部的工作机制，期望把这些理论应用到实际的系统中，为一些新出现的系统，例如交通车辆系统"机器人编队系统"无人飞机或者水下航行器系统等复杂智能系统提供理论指导，生物学家最初使用模拟仿真实验的方法，不能在理论上真正揭示这些生物界自组织现象的本质。 在计算机和工程领域，随着它们的发展，早期的集中式和分布式计算系统不能处理越来越复杂和规模越来越大的实际问题。20世纪 70 年代以后，分布式 人工智能方法出现，能够解决当时的问题，得到了迅速的发展，但是这种分布式人工智能有其缺点，就是低层子系统个体之间的相互作用方式是被高层系统根据任务预先设定好的，采用“自上而下”的分析方法，因此缺乏灵活性，很难为实际中的复杂大系统建模。为了克服上述的缺点，美国麻省理工学院的Minsky最早提出了智能体( agent) 的概念，同时把生物界个体社会行为的概念引入到计算机学科领域。这时，生物学和计算机科学领域发生了交叉。所谓的智能体可以是相应的软件程序，也可以是实物例如人、车辆、机器人、人造卫星等。 近些年来，由于生物学、计算机科学、人工智能、控制科学、社会学等多个学科交叉和渗透发展，多智能体系统越来越受到众多学者的广泛关注，已成为当前控制学科的热点问题。对多智能体系统的研究成果日益增多。
2016年教育部自然科学奖推荐项目公示材料 1、项目名称：多智能体系统分布式协同控制 2、推荐奖种：自然科学奖 3、推荐单位:东南大学 4、项目简介: 多智能体系统是20世纪末至21世纪初分布式人工智能领域的国际前沿研究课题，其核心支撑理论是人工智能、分布式控制和分布式计算。进入21世纪，人们在解决大型、复杂的工程问题时，发现单个智能体的能力已经无法胜任，需要多个智能体在网络环境下以信息通讯的方式组成多智能体系统协同地解决工程问题。典型的多智能体系统包括多机器人系统，多无人机系统，智能电网和分布式卫星系统等。本项目系统深入研究了多智能体系统协同控制的共性问题、网络结构控制、通讯受限等关键科学问题，取得的重要科学发现如下： (1)通过引入一致性区域的概念，把二阶和高阶系统一致性问题转化为研究一致性区域的稳定性范围，给出了具有固定网络拓扑的多智能体线性系统二阶和高阶一致性的充分必要条件，解决了长期困惑研究者的多智能体系统协同控制器设计的本质问题；提出有向网络的广义代数连通度作为有向网络收敛判别的基本依据，推广了无向网络的代数连通度。 (2)给出了牵制控制无向网络实现同步的一般条件；克服非对称网络拓扑结构的本质困难，解决了有向网络同步牵制控制的挑战问题；采用图分解引入匹配割点和割集，完善了矩阵分解的谱理论，解决网络牵制控制一个结点的最优控制的关键难题。 (3)利用非奇异M矩阵理论和切换系统稳定性分析方法，突破了通过求解闭环系统的解曲线，然后再进行稳定分析的技术性瓶颈，发现了具有间歇信息通讯的二阶多智能体系统一致性的实现与降阶后的低维切换系统全局稳定性的内在本质联系，解决了切换有向拓扑下多智能体系统的协同一致性的难题。 项目组近年来在IEEE、Automatica、SIAM等本领域著名期刊上发表多智能体系统协同控制SCI论文110篇。10篇代表性论文SCI他引1159次，WOS 他引1433次，Google Scholar他引2165次，全部为ESI工程领域前1%高被引论文，9篇论文Google Scholar他引超过100次，6篇论文发表至今在所在期刊的SCI引用排名居于前2位，被38位院士和IEEE Fellow在Nature、Nature Physics、IEEE汇刊等正面评价，相关成果获亚洲控制会议最佳论文奖、IEEE 电路与系统协会神经系统与应用技术委员会最佳理论论文奖、全国复杂网络学术会议最佳学生论文奖、IEEE国际电路与系统会议最佳学生论文奖提名等。
多智能体系统的协调控制研究综述 文章编号: ?? 多智能体系统的协调控制研究综述 苗国英马倩。 摘要 引言 近年来,多智能体系统的协调控制 在多机器人合作控制、交通车辆控制、无 在落叶飘飞的秋天,人们经常看见大雁排着整齐的“人”字型队 人飞机编队和网络的资源分配等领域有 伍迁徙到南方;在阴暗潮湿的环境下,细菌部落聚集而生;夏天池塘着广泛的应用,成为当前控制学科的一 的青蛙同时发出“哇哇”的叫声;夏日的一群萤火虫同时发出一闪一个热点问题.首先介绍了多智能体系统 的研究背景、智能体的概念和相关的图 亮的光线;自然界中成群的蜜蜂,事先没有商量建筑蜂巢的蓝图,但论知识:然后从多智能体系统协调控制 是它们各自搬运泥土,筑成了坚固的蜂巢;在海洋中某些鱼类,具有包含的几个问题入手,即群集问题、编队 规则队形聚集在一起运动,当发现新的食物来源或者受到外部攻击
控制问题、一致性问题和网络优化问题 等,对其国内外的发展现状进行了总结 时,原来规则的队形被打乱了,但是在没有外界力量的介入下,一段 和分析;最后,给出了多智能体系统有待 时间之后,这群鱼类又建立了规则的队形聚集在一起运动,如图是 解决的一些问题,以促进对多智能体系 统协调控制理论与应用的进一步研究. 摄影师在南极拍摄到企鹅捕猎前群集鱼类的图片.自然界中的这些 关键词 自组织现象在没有集中中央控制的条件下,是什么样的工作机制,使 多智能体系统;一致性;队形控制; 得内部个体相互感知和交换信息,从而外部表现出规则而有序的智 群集/蜂拥 能行为运动并且这种智能行为是单个个体所不能达到的,因而这 中图分类号 些现象引起了生物学家的兴趣.生物学家试图了解这些自然界生物 文献标志码系统内部的工作机制,期望把这些理论应用到实际的系统中,为一些 新出现的系统,例如交通车辆系统、机器人编队系统、无人飞机或者 水下航行器系统等复杂智能系统提供理论指导.生物学家最初使用 模拟仿真实验的方法,不能在理论上真正揭示这些生物界自组织现 象的本质.
多媒体会议系统解决方案 篇一：多媒体会议系统设计方案 TAIDEN全数字会议系统 技术方案文件 广州宝捷电子技术有限公司 第一章方案设计 ................................................ . (4) TAIDEN智能会议系统概述 ................................................ ................................................... ...................................... 4 系统工作环境 ................................................ ................................................... ................................................... ....... 4 标准和规范 ................................................ ................................................... ................................................... ........... 5 数字会议系统设计指导思想和原则 ................................................
...................... 6 设备选择和配置原则 ................................................ ................................................... .............................................. 7 台电智能会议系统工程业绩 ................................................ ................................................... . (8) 第二章方案描述 ................................................ .. (10) 方案设备配置清单 ................................................ ................................................... (10) 系统工程配置图例：（仅供参考，实际产品配置与图中有出入）............................................... ....................... 11 系统优势说明 ................................................ ...................................................
分布式控制系统的七个功能和应用 一、处理复杂的过程 在工业自动化结构中，PLC编程逻辑控制器用于对高速要求的过程参数进行控制和监视。但是由于I / O设备数量的限制，PLC不能处理复杂的结构。因此，对于复杂的控制应用而言，DCS是具有更多专用控制器的I / O的首选。这些用于多个产品的设计在多个过程（例如批量过程控制）中的制造过程中。 二、系统冗余 DCS可以在各个层面通过冗余功能提高系统的可用性。在任何停电后恢复稳态运行，无论是有计划的还是无计划的，与其他自动化控制设备相比都有所改善。 在系统运行过程中，即使在某些异常情况下，冗余系统也可以持续保持系统运行，从而提高了系统的可靠性。
三、很多自定义的功能块 四、强大的编程语言 它提供了更多的编程语言，如梯形图，功能块，顺序等，用于创建基于用户兴趣的自定义编程。 五、更复杂的HMI 与SCADA系统类似，DCS也可以通过HMI（人机界面）进行监控，为操作人员提供充足的数据，为各种过程充电，充当系统的核心。但是这种类型的工业控制系统覆盖了很大的地理区域，而DCS则覆盖了密闭区域。 DCS完全把整个加工厂作为PC窗口控制室。人机界面的趋势记录和图形表示提供了有效的用户界面。DCS强大的报警系统可以帮助操作员更快速地响应设备状况。
六、可扩展平台 通过在通信系统中添加更多的客户端和服务器，并在分布式控制器中增加更多的I / O模块，DCS的结构可以根据从小到大的服务器系统的I / O数量来扩展。 六、系统安全 获得控制各种过程导致工厂安全。DCS设计提供完善的安全系统来处理系统功能，从而实现更好的工厂自动化控也提供不同级别的安全性，如工程师级别，企业家级别，操作员级别等。 分布式控制系统的应用 DCS系统可以在一个简单的应用程序中实现，如使用微控制器网络的负载管理。这里的输入是从一个键盘给一个微控制器，与另外两个微控制器通信。其中一个微控制器用于显示过程的状态以及负载，另一个微控制器控制继电器驱动器。继电器驱动器又驱动继电器来操作负载。
分布式会议系统有点众多，功能强大适用于众多会议场所，越是大型会议和多数据会议越能体现其优点，资源可以共享，通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载，可以把数据放在最适合运行它的设备上，不用担心系统扩展和系统庞大给会议系统带来压力。 那么分布式会议系统应该如何设计呢？ 如监控指挥中心的设计解决方案： 监控指挥中心系统主要由：7块LED屏、9路计算机信号源及3路模拟视频信号源组成，系统要求实现对大屏综合显示系统的集中管理、灵活控制。 分布式拼接控制系统是一种：基于网络交换架构的并行数据传输与节点化、分散式处理的控制系统，主要由以下组件构成： 数据传输与交换：以太网交换机； 信号采集节点：独立、模块化的数字/模拟RGB、标清视频、高清视频等，可同步传输音频信号； 信号输出节点：独立、模块化的数字/模拟RGB输出； 管理服务系统：标准工业计算机，调度、控制系统中所有节点设备，不进行任何数据处理； 控制端：四种模式，标准PC界面、iPAD、客制可视化触控界面、中控集成界面，进行信号调度、视窗管理、参数调整、系统设置等。 建设完成后的控制系统满足以下使用需求： 1、实现所有信号源完全通过网络传输； 2、实现显示网络连接任意计算机的网络信号，所有信号均可以在大
屏上任意开窗口显示，且单块屏支持同时开16个信号窗口； 3、所有信号源均可在大屏窗口上任意缩放、叠加、漫游等操作，任意多个窗口可自由叠加，任意多个窗口可共屏； 4、可由一个或多个操作员共同管理、共同使用，操作员权限可预先设定； 5、控制计算机地理位置不受限制，连接局域网的任意一台电脑均可作为控制计算机使用； 杭州山朗电子工程有限公司（以下简称山朗电子）,专业从事分布式会议系统及多媒体音视频系统技术的研究和开发、销售、服务和系统集成的高新技术企业，在分布式会议系统及多媒体音视系统应用领域优势超众，独树一帜，并取得了分布式会议系统专利证书。
基于人工智能的决策支持系统的发展现状及趋势 2013年12月18日 智能决策支持系统作为人工智能的一个重要研究领域，允许决策者和信息经营者、资源配置 者和管理者、策略规划者和装备控制者改进他们的工作效率，已经成为学术界关注的焦点，其发 展前景备受世人瞩目。 人工智能（Artificial?Intelligence）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，它是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实 质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器 人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。近十年来，人工智能已得到迅速传播与 发展，并在决策支持系统中获得了日益广泛的应用，越来越多的决策支持系统应用了网络技术和 分布式人工智能技术。? 决策支持系统（DSS）作为人工智能的一个重要研究领域，是辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。它是管理信息系统（MIS）向更高一级发展而产生的先进信息管理系统。它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过 程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决策者提高决策水平和质量。随着科学技 术的进步以及人工智能技术的日趋成熟，决策支持系统智能化已经成为业界研究与实现的目标， 尽管目前为止已有一些先进的智能决策支持系统在商业、工业、政府和国防等部门获得成功应 用，但是，这一系统远未完善，仍处于发展阶段，可以预见的是在未来的研究过程中，智能决策 支持系统必将对社会和组织产生更加重大的影响。智能决策支持系统的工作是可预测和可规划 的，它是实实在在可以造福全人类。 基于人工智能的智能决策支持系统（IDSS）属于一个新兴的交叉学科领域，是运筹学、管理科学和计算机科学结合的产物，在我国许多应用领域有了初步的运用，例如税务稽查、渔业专家系统、?中国工商银行风险投资决策、为电信部门进行VIP分析，等等。渔场预报系统就是CBR（基于范例的推理）一个很好的应用实例（由中科院计算所史忠植老师指导完成），这个系统已被应用于中国东海渔业中心的预测；在国外IDSS也有着非常深入的研究与广泛的应用，如Hill，Holsaple?等人采用神经网络、遗传算法等实现了综合(holistic)?决策支持系统，系统在某种程度上体现了人 类思维和决策过程的性质；在应用方面有Web和Agent的协同决策支持系统，Web的专家系统，如好莱坞经理决策支持系统。 IDSS未来的的发展趋势主要有5个方面： ①注重基于知识的人机交互 决策支持系统强调决策过程的交互性，对人机对话系统有较高的要求，长期以来，人们对数据、信息和知识的认识仅限于数据--信息--知识的单链条关系，实际上，从数据中获得信息，再从信息中获得知识，仅仅是决策过程的开始，对数据、信息和知识的关系的研究表明，对其他关系的研究对提高决策质量也具有重要意义。在如何从数据中提取信息、信息如何呈现给决策者等问题中，知识发挥着重要作用，对这些问题的研究产生了数据--知识--信息--数据的循环或网状关系等。
前言： 目前最全的多媒体会议系统规划方案，深刻学习一下 正文 一、设计依据 网上很多，就举一个吧，其他自己可以找 GB 50371-2006 《厅堂扩声系统设计规范》 二、系统描述 根据在目前电子会议系统的最新发展方向和实际案例，我们将整个多媒体音视频系统依照功能模块分成以下几个子系统： 投影和显示系统 信号处理系统（包括本地和异地） 集中控制系统（无线遥控中央控制系统）（包括本地和异地） 音响扩声系统 视频会议系统 专业灯光系统 同声翻译系统 现场视音频转播系统 以上几个子系统实现发言演唱、图像信息显示、信号处理等特定的功能，并相互之间实现信号传递，形成一个有机的整体。 A、投影和显示系统 图像信息显示系统在会议室里主要有三种形式：1. 高性能的投影机和大尺寸投影幕，以前投或背投的方式提供的大屏幕图像显示。2. 多台大屏幕投影的拼接显示，以多画面多窗口高分辨率提供的大屏幕图像显示。3. 以桌面显示液晶屏作为个人辅助显示。
该子系统关键在于选用高性能的投影设备和优质的投影幕，根据厅堂的不同使用要求，提供大屏幕、高亮度、多画面的图像输出，以获得丰富的信息资源，达到最佳的视觉效果。 B、信号处理系统 信号源较多，除了DVD、VCR、CATV等视频信号、各种不同分辨率的计算机信号，还有远程视频会议等外部信号，而且信号的格式、带宽都不同，为使会议室显示设备能够方便地输出所需的信号，系统必须配备必要的接口、矩阵切换器、分配器等设备，以满足不同的功能需求。 信号处理系统主要用于对各种视音频信号源进行完善的处理，达到信号资源优化和共享的目的，使用户能轻易地获取任意一个或多个所需要的高质量信号，满足不同的需求。 信号处理设备操作应该简单易用，具备高度可控制性，可通过PC或集中控制系统。兼容性强，可兼容各种制式的视频、音频、各种分辨率的RGB（计算机）信号。系统高带宽，现代计算机都具有高质量图像输出，分辨率从640*480到1024*768，某些工作站图像分辨率更高达1280*1024以上，这些高质量图形经过信号处理系统后，需要无损地显示在大屏幕上，这就要求系统具备足够的带宽。 C、集中控制系统 该子系统建立一个可对所有系统设备进行集中操作、控制的网络管理系统。简化设备的操作，提高会议的效率。 电子会议系统除了发言、扩声、信号源、信号处理、显示设备，还包括强电设备，如：设备电源、灯光、电动幕、电动窗帘、空调等等。如此庞大的设备群依靠控制人员手动操作是相当繁杂的，因此，采用集中控制以使会议更高效是整个系统先进性的又一标志。 一个完整的集中控制系统可通过控制主机对以下设备进行控制：