[發明專利]組內決策一致多群組博弈的納什均衡指定時間搜索方法

在審

• 申請號: 202210056868.8
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114488802A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 周佳玲;欒萌;呂躍祖;溫廣輝
• 申請（專利權）人: 周佳玲;呂躍祖;溫廣輝
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張天哲

本發明提供了一種針對組內決策一致性約束下多群組博弈的指定時間收斂納什均衡搜索方法，包括：根據多智能體系統構建多集群博弈問題模型，構建滿足條件的通信拓撲結構，引入時間規劃方法針對每個智能體設計連續時間分布式納什均衡搜索方法，設計使得納什均衡搜索方法實現指定時間收斂的相關參數。本發明針對組內決策一致性約束下的多群組博弈問題能夠實現指定時間收斂納什均衡搜索，為多無人集群系統在集群內部協同合作、各集群之間競爭博弈情形的決策提供了依據。

技術領域

本發明屬于通信技術，涉及多智能體博弈決策技術，具體涉及一種針對組內決策一致性約束下多群組博弈的指定時間收斂納什均衡搜索方法。

背景技術

隨著人工智能的發展，無人化與智能化成為繼機械化、信息化之后推動新一輪軍事變革的強大動力，對戰爭形態產生沖擊甚至顛覆性影響。未來軍事作戰中，將出現大規模的無人集群對抗無人集群的場景。然而，受限于通信時延，無人集群系統的通信拓撲層級不能無限延伸，從而限制了集群規模。可供解決的辦法是研究多個無人集群系統，其中每個小規模無人集群系統視作一個集群，由多個這樣的集群系統進行聯合作戰。由于多個無人集群系統任務的多樣性及集群數量導致整個大系統動力學的復雜性，在實際中往往會存在任務的沖突性。此時，由于不存在全局的統一指揮者，各個無人集群之間存在著任務層面的合作與競爭關系，集群內部個體之間同樣也存在合作與競爭關系。因此，亟需對這樣的復雜多集群系統的多任務決策問題進行建模，通過其動力學分析演化機理，一方面為實際多無人集群系統多任務決策結果提出理論解釋，另一方面用以指導多無人集群系統內部集群構架的設計與優化。現有的多集群博弈連續時間納什均衡搜索算法中，文獻(X.Zeng,S.Liang,and Y.Hong.Distributed variational equilibrium seeking of multi-coalitiongame via variational inequality approach.IFAC-PapersOnLine,,20th IFAC WorldCongress,50(1):940–945,2017.)針對一致性約束的多集群博弈問題，首先將多集群博弈的變分均衡尋求問題建模為一個分布式變分不等式問題，基于投影常微分方程的形式來求解分布式變分不等式，提出了一種新的分布式投影連續時間算法。該方案的局限性在于設計的均衡搜索算法要求集群具有相同數量的智能體且其拓撲結構相同。在此基礎上，文獻(X.Zeng,J.Chen,S.Liang,and Y.Hong.Generalized Nash equilibrium seekingstrategy for distributed nonsmooth multi-cluster game.Automatica,2019,103:20–26.)進一步將其推廣到不同拓撲結構集群圖的情形，提出了一種利用投影微分包含的分布式非光滑算法，并分析了算法的收斂性。然而，該方案的實施依賴于無向拓撲，且文獻中未具體分析算法的收斂速率。文獻(X.Nian,F.Niu and Z.Yang.Distributed NashEquilibrium Seeking for Multicluster Game Under Switching CommunicationTopologies.IEEE Transactions on Systems,Man,and Cybernetics:Systems,doi:10.1109/TSMC.2021.3090515.)在聯合強連通的有向切換通信拓撲下，提出了一種新的基于一致性協議和梯度博弈規則的納什均衡搜索算法，并使用領導-跟隨一致性協議對集群中的所有智能體動作進行估計，從而設計了適用于智能體只知道部分決策信息的更通用的多集群博弈納什均衡搜索算法，對于這兩種算法，分別給出了局部收斂性和非局部收斂性的結果。然而，該方案未考慮集群內部的決策一致性約束。

發明內容