\`x^2+y_1+z_12^34\`
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群制造一阶多智能体系统中交互力的影响

  • *通讯作者:Mattia Zanella

    *通讯作者:Mattia Zanella
摘要/引言 全文(HTML) (9) 相关论文 引用人
  • 我们研究了一个交互智能体系统的大时间行为,该系统模拟了一大群机器人的松弛,其任务是通过彼此之间的距离通信来均匀覆盖一部分领域。为此,我们推广了最近由三位作者介绍的具有非局部间断漂移和常数扩散的Fokker-Planck型模型的相关结果,其中稳态分布是可以明确计算的。对于这个新的非局部Fokker-Planck方程,证明了全局解的存在性、唯一性和正性,以及解对其拟平稳分布的精确平衡率。设计数值实验来验证理论发现,并探索更复杂场景的可能扩展。

    数学学科分类:一次:35Q84、35Q70、62B10;次要:35Q94、93C85。

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  • 图1。 左:一维问题的稳态分布,$\delta=0.5$和$x_0=0$。右:带有$\delta=\sqrt{\pi^{-1}}$和$\mathbf的二维问题的稳态分布{x} _0(0) = (0, 0) $. 在这两种情况下,我们都修复了$m_2>0$和$\delta>0的几个值$

    图2。  测试1a$f给出的粒子系统(26)-(27)重构分布函数的演化^{N} _1个(x) $,$f^{N} _2(x) 在$P\equiv1$的情况下,在不同的时间$t=1,5,10,20$,对于$\lambda=0.2,0.8$。我们考虑了一个具有$N=10^5$和$\Delta t=10^{-2}$的Euler-Maruyama格式,在区间$[-5,5]$中获得了直方图,其中$N_x=101$网格点,目标域是系统的$D=\{x\in\mathbb R:|x-x_0|\le\frac{1}{2}}$,$x_0=0$和$m_1,\sigma^2>0$解这样$m2=0.8$和$\delta=压裂{1}{2}$

    图3。  测试1a比较了在P等于1$的情况下,粒子系统(26)-(27)的增加$N=10^{4}$,$N=10 ^5$的重构分布函数$f_1^{N}(x,t)$(顶行)和$f_2^{N{(x、t)$的(底行),以及(1)-(16)中定义的Fokker-Planck模型的数值解,用$f_1(x),$f_2(x,t)$表示。我们考虑$\lambda=0.2$,这是区间$[-5,5]$的离散化,用$N_x=101$格点获得。目标域是$D=\{x\in\mathbb R:|x-x_0|\le\frac{1}{2}\}$,$x_0=0$和$m_1,\sigma^2>0$到(5)的解,其中$m_2=0.8$和$\delta=\frac}{2{$。(28)中定义的初始条件

    图4。  测试1b在(29)中$P(x,y)$的情况下,增加粒子系统(26)的$N=10^{4}$,$N=10 ^5$的重构分布函数$f^{N}(x,t)$与(1)中定义的Fokker-Planck模型的数值解进行了比较。我们考虑$\lambda=0.2$,这是区间$[-5,5]$的离散化,用$N_x=101$格点获得。目标域是$D=\{x\in\mathbb R:|x-x_0|\le\frac{1}{2}\}$,$x_0=0$和$\sigma^2=0.2$图3和$\delta=\frac{1}{2}$。(28)中定义的初始条件

    图5。  测试1b粒子平均位置的演变。我们用$\bar u_1(t)$表示从(26。在所有的测试中,我们考虑了$N=10^4$粒子在$[0,10]$时间间隔内的演化,其中$\Delta t=10^{-2}$。目标域是$D=\{x\in\mathbb R:|x-x_0|\le\frac{1}{2}$,我们修复了图4。我们考虑了$\lambda=0.2$(左)和$\lampda=0.8$(右)的情况。(28)中定义的初始分布

    图6。  测试1c顶行:粒子分布$f^N(\mathbf{x},t)$在时间$t=0,1,10$时的演化,用$P\equiv1$从(26)获得。第二行:Fokker-Planck方程(16)在同一网格上的数值解的演化。最后一行:$f^N(\mathbf{x},t)$和$f(\mathbf{xneneneep,t)@的边缘密度的演化。我们认为目标域$D=\{\mathbf{x}\in\mathbbR^2:|\mathbf{x}-\马特布夫{x} _0(0)|\le1\}$,$\mathbf{x} _0(0)=(0,0)$,$\sigma^2=0.2$和$\lambda=0.2$,非恒定扩散函数$\kappa(\mathbf{x},\tilde{\mathbf{x}}_0)$已在(15)中定义。我们在$[-5,5]$中引入了一个$N_x=81$gridpoints的网格,$[0,10]$的时间离散化为$\Delta t=10^{-2}$。(30)中给出的初始条件

    图7。  测试1c顶行:粒子分布$f^N(\mathbf{x},t)$在时间$t=0,1,10$时的演化,从(26)中获得$P(\mathbf{x{,\mathbf y)$in(29)和$N=10^4$粒子。第二行:Fokker-Planck方程(1)在同一网格上的数值解的演化。最后一行:$f^N(\mathbf{x},t)$和$f(\mathbf{xneneneep,t)@的边缘密度的演化。我们认为目标域$D=\{\mathbf{x}\in\mathbbR^2:|\mathbf{x}-\马特布夫{x} _0(0)|\le1\}$,$\mathbf{x} _0(0)=(0,0)$,$\sigma^2=0.2$和$\lambda=0.2$。我们在$[-5,5]$中引入了一个$N_x=81$gridpoints的网格,$[0,10]$的时间离散化为$\Delta t=10^{-2}$。(30)中给出的初始条件

    图8。  测试2左:从(16)中获得的相对熵泛函$H(f|f^\infty)(t)$的演化,$d=1$,以及在(4)中定义的分析平衡$f^\infty(\mathbf{x})$。右:熵函数$H(f|f^\rm)的演化{参考}_\对于Fokker-Planck方程(1),$d=1$,其中空间相关$P(x,y)$定义于(29)中。参考溶液$f^\rm{参考}_\对于$[-5,5]$的离散化,得到了lambda(x,T)$,其中$N_x=801$gridpoints,$T=50$。在这两种情况下,$\Delta t=\frac{\Delta x^2}{10}$,初始分布为(33)

    图9。  测试2左:相对熵泛函$H(f|f^\infty)(t)$的演化,从(16)得到,$d=2$,以及在(4)中定义的分析平衡$f^\infty(mathbf{x})$。右:熵函数$H(f|f^\rm)的演化{参考}_\对于Fokker-Planck方程(1),$d=1$,其中空间相关$P(\mathbf{x},\mathbf{y})$定义在(29)中。参考溶液$f^\rm{参考}_\对于每个空间方向上$N_x=81$gridpoints和$T=50$的$[-5,5]\times[-5,5]$离散化,得到了lambda(\mathbf{x},T)$。在这两种情况下,$\Delta t=\frac{\Delta x^2}{10}$,初始分布为(33)

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