基于群智能的復(fù)雜聯(lián)盟機(jī)制研究.pdf

1、基于多agent系統(tǒng)(Multi-agent systems、MAS)的分布式智能控制正在蓬勃興起，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作等應(yīng)用需求，因而使得對MAS中的聯(lián)盟研究也變得越來越重要。如何形成一個(gè)穩(wěn)定均衡的聯(lián)盟，使聯(lián)盟朝著穩(wěn)定的方向發(fā)展，是控制理論的前沿課題，已經(jīng)成為迫切需要解決的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的研究方法僅考慮一個(gè)agent只能加入一個(gè)聯(lián)盟，勢必造成agent能力和資源的極大浪費(fèi)，而且在很多應(yīng)用場合不能滿足實(shí)際系統(tǒng)的需要。 基于

2、上述背景，本文提出“復(fù)雜聯(lián)盟”的概念，并引入群智能技術(shù)，力圖在多任務(wù)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)真正意義上的一個(gè)agent可以同時(shí)加入多個(gè)聯(lián)盟和一個(gè)聯(lián)盟可以同時(shí)承擔(dān)多個(gè)任務(wù)，從而能在一定程度上提高系統(tǒng)的任務(wù)求解效率和資源利用率，為解決復(fù)雜控制問題提供理論指導(dǎo)和方法依據(jù)。本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下： (1)提出一種基于多粒子群協(xié)同優(yōu)化的復(fù)雜聯(lián)盟串行生成算法。基于圖論的思想，給出了“虛擬agent”的概念，旨在轉(zhuǎn)移父聯(lián)盟的剩余能力，由“虛擬agen

3、t”代表其父聯(lián)盟參與后續(xù)任務(wù)的競爭，在一定程度上解決了agent資源和能力的浪費(fèi)問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本算法對于任務(wù)較多且較簡單的情形特別有效。 (2)將離散粒子群算法擴(kuò)充到二維二進(jìn)制編碼，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜聯(lián)盟的并行生成。算法中設(shè)計(jì)的編碼有效性檢查、沖突消解策略克服了求解過程中因多個(gè)任務(wù)求解聯(lián)盟同時(shí)競爭某個(gè)能力有限的agent而導(dǎo)致的資源沖突和聯(lián)盟死鎖，而且實(shí)現(xiàn)了真正意義上的一個(gè)agent可以參加多個(gè)聯(lián)盟，在一定程度上可以提高系統(tǒng)的資源利

4、用率。 (3)提出一種基于按勞分配和效用非減的效用分配策略。針對已有工作無法擺脫搭便車問題，導(dǎo)致聯(lián)盟潛在的不穩(wěn)定，采用拍賣機(jī)制對任務(wù)進(jìn)行快速和有效分解，基于合同機(jī)制對聯(lián)盟效用以及額外效用進(jìn)行合理分配，并依據(jù)聯(lián)盟機(jī)制的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)出了局部效用非減和全局效用非減應(yīng)滿足的條件。該策略既嚴(yán)格遵循按勞分配又完全符合效用非減，在具有超加性的面向任務(wù)的領(lǐng)域中可以形成全局最優(yōu)聯(lián)盟，并具有Nash均衡意義下的穩(wěn)定性。 (4)基于Marko