This paper studies the problem of safe and optimal continuum deformation of a large-scale multi-agent system (MAS). We present a novel approach for MAS continuum deformation coordination that aims to achieve safe and efficient agent movement using a leader-follower multi-layer hierarchical optimization framework with a single input layer, multiple hidden layers, and a single output layer. The input layer receives the reference (material) positions of the primary leaders, the hidden layers compute the desired positions of the interior leader agents and followers, and the output layer computes the nominal position of the MAS configuration. By introducing a lower bound on the major principles of the strain field of the MAS deformation, we obtain linear inequality safety constraints and ensure inter-agent collision avoidance. The continuum deformation optimization is formulated as a quadratic programming problem. It consists of the following components: (i) decision variables that represent the weights in the first hidden layer; (ii) a quadratic cost function that penalizes deviation of the nominal MAS trajectory from the desired MAS trajectory; and (iii) inequality safety constraints that ensure inter-agent collision avoidance. To validate the proposed approach, we simulate and present the results of continuum deformation on a large-scale quadcopter team tracking a desired helix trajectory, demonstrating improvements in safety and efficiency.


翻译:本文研究了解决大规模多代理系统(MAS)的安全和最优连续变形问题。我们提出了一种新的MAS连续变形协调方法,旨在使用单输入层、多个隐藏层和单个输出层的领导者-跟随者多层分层优化框架实现安全和高效的代理移动。输入层接收主要领导者的参考(材料)位置,隐藏层计算内部领导者和追随者的期望位置,输出层计算MAS配置的标称位置。通过引入MAS变形应变场的主要原理下限,我们获得线性不等式安全约束,并确保代理之间的碰撞避免。连续变形优化被构造为二次规划问题。它包括以下组件:(i)决策变量表示第一隐藏层的权重;(ii)二次成本函数惩罚标称MAS轨迹和期望MAS轨迹之间的偏差;(iii)不等式安全约束确保代理之间的碰撞避免。为了验证所提出的方法,我们模拟并呈现了一个大规模四轴飞行器小组,追踪一个期望的螺旋轨迹上的连续变形的结果,证明了安全性和效率的改进。

0
下载
关闭预览

相关内容

【AAMAS2022教程】多智能体分布式约束优化,235页ppt
专知会员服务
73+阅读 · 2022年5月15日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
腊月廿八 | 强化学习-TRPO和PPO背后的数学
AI研习社
17+阅读 · 2019年2月2日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
OpenAI丨深度强化学习关键论文列表
中国人工智能学会
17+阅读 · 2018年11月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月30日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
腊月廿八 | 强化学习-TRPO和PPO背后的数学
AI研习社
17+阅读 · 2019年2月2日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
OpenAI丨深度强化学习关键论文列表
中国人工智能学会
17+阅读 · 2018年11月10日
【SIGIR2018】五篇对抗训练文章
专知
12+阅读 · 2018年7月9日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员