MATLAB多智能体系统最优一致性控制与动态避障仿真平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，专注于多智能体系统在复杂环境下的协同控制与避障。通过分布式算法，实现智能体在保持最优一致性的同时规避动静态障碍物，并提供二维仿真可视化界面。

详 情 说 明

多智能体系统最优一致性控制与动态避障算法研究及仿真平台

项目介绍

本项目致力于研究多智能体系统在复杂环境下的协同控制与避障问题。通过设计先进的分布式控制算法，实现了多个智能体在保持群体最优一致性的同时，能够有效规避环境中的动态与静态障碍物。系统包含一个二维仿真平台，可直观展示智能体的运动轨迹、一致性指标的收敛过程以及避障行为的效果。

功能特性

• 最优一致性控制：实现多智能体系统状态（如位置、速度）的分布式协同，确保系统以最优方式达到一致。
• 动态与静态避障：采用基于人工势场法的策略，使智能体能够安全规避移动及静止的障碍物。
• 可定制通信拓扑：支持通过邻接矩阵灵活定义智能体之间的信息交互网络。
• 全面可视化分析：提供运动轨迹动画、一致性误差收敛、智能体间距离、控制输入等多种分析图表与统计报告。
• 参数灵活配置：用户可方便地设置智能体初始状态、障碍物信息、控制增益、安全距离等关键参数。

使用方法

1. 准备输入数据：

* 指定智能体的初始位置（n×2矩阵）。 * 定义环境中障碍物的位置（m×2矩阵）。 * 构建描述智能体间通信关系的邻接矩阵（n×n矩阵）。 * 在配置文件中设置控制算法增益、最大速度、最小安全距离等参数。

1. 运行仿真：

执行主程序文件，系统将根据输入参数自动进行仿真计算。

1. 查看结果：

仿真结束后，系统将自动生成并展示以下输出结果： * 智能体群体运动过程的动画文件（GIF/AVI）。 * 表征系统一致性的误差随时间变化的曲线图。 * 智能体之间相对距离的变化趋势图。 * 各智能体控制输入量的时间序列图。 * 关于避障成功率的统计摘要报表。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux 或 macOS。
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本。
• 必备工具箱：需要安装 MATLAB 的 Signal Processing Toolbox 和 Optimization Toolbox（或其他仿真依赖的特定工具箱，请根据实际情况调整）。

文件说明

主程序文件整合了仿真平台的核心流程，其功能包括：初始化仿真环境与智能体参数，构建多智能体系统的通信拓扑结构，实现最优一致性控制算法的迭代计算，集成动态避障决策逻辑，进行整个仿真时间步长的循环推演与状态更新，实时渲染并记录智能体的运动轨迹，最终完成各类性能指标的分析与可视化图形的输出。