基于人在回路（Human-in-the-Loop, HIL）的群集形成跟踪技术，用于具有碰撞避免功能的多智能体系统 陆佳琪（Jiaqi Lu）、 秦凯宇（Kaiyu Qin）和 史梦吉（Mengji Shi）

《Symmetry》：Human-in-the-Loop Cluster Formation Tracking for Multi-Agent Systems with Collision Avoidance Jiaqi Lu, Kaiyu Qin and Mengji Shi

网络化智能体系统（NASs）中，对称结构集群的形成与跟踪是机器人及自主系统的重要应用。本文针对传统方法假设领导自主的局限性，提出融合人类在环（HiTL）控制的分布式协议，使非自主领导者仍能实现安全集群跟踪。通过Lyapunov分析证明误差收敛性，13节点仿真验证了在4.21-5.12秒内完成目标集群形成，最终跟踪误差低于0.07×10??且保持安全距离。

　　

摘要

对称性和结构平衡在网络化代理系统（NASs）的集体行为中起着基础性作用。特别是集群形成跟踪，它代表了对称群结构的出现和维持，由于在机器人技术和自主系统中的广泛应用而受到了广泛关注。然而，大多数现有方法假设存在自主领导者，这在需要人类干预的情景中可能并不适用。鉴于此，本文研究了具有碰撞避免功能的NASs的集群形成跟踪问题，其中领导者从人类在环（HiTL）接收控制输入，使得领导者成为一个非自主系统。本文开发了一种分布式控制协议，使得跟随者仅利用来自邻近代理的相对信息就能跟踪其指定领导者的轨迹。建立了充分条件以保证无碰撞的集群形成跟踪，并采用基于李雅普诺夫的分析来证明子群跟踪误差的渐近收敛性。在所提出的框架中，通过向领导者施加外部命令来融入人类干预，这使得领导者动态变得非自主，同时保持了跟随者控制器的分布式特性。在包含三个子群的13个代理的网络上进行仿真研究，结果表明，在HiTL驱动的领导者运动下，所有跟随者都实现了所需的时变集群形成，收敛时间在4.21秒到5.12秒之间。此外，所有跟随者的最终跟踪误差均降低到了907 ×10?5，同时每个子群内的最小 pairwise 距离严格保持在规定的安全阈值以上。这些定量结果验证了所提出协议的有效性以及将HiTL命令集成到无碰撞集群形成跟踪中的实际可行性。