A continuous-time average consensus system is a linear dynamical system defined over a graph, where each node has its own state value that evolves according to a simultaneous linear differential equation. A node is allowed to interact with neighboring nodes. Average consensus is a phenomenon that the all the state values converge to the average of the initial state values. In this paper, we assume that a node can communicate with neighboring nodes through an additive white Gaussian noise channel. We first formulate the noisy average consensus system by using a stochastic differential equation (SDE), which allows us to use the Euler-Maruyama method, a numerical technique for solving SDEs. By studying the stochastic behavior of the residual error of the Euler-Maruyama method, we arrive at the covariance evolution equation. The analysis of the residual error leads to a compact formula for mean squared error (MSE), which shows that the sum of the inverse eigenvalues of the Laplacian matrix is the most dominant factor influencing the MSE. Furthermore, we propose optimization problems aimed at minimizing the MSE at a given target time, and introduce a deep unfolding-based optimization method to solve these problems. The quality of the solution is validated by numerical experiments.


翻译:连续时间平均一致性系统是一种定义在图上的线性动力系统,其中每个节点拥有自身状态值,该值根据同时的线性微分方程演化。节点允许与相邻节点进行交互。平均一致性是指所有状态值收敛至初始状态值平均值的现象。本文假设节点通过加性白高斯噪声信道与相邻节点通信。我们首先利用随机微分方程(SDE)形式化含噪平均一致性系统,从而能够使用欧拉-丸山方法(一种求解SDE的数值技术)进行研究。通过分析欧拉-丸山方法残差误差的随机行为,推导出协方差演化方程。残差误差分析给出了均方误差(MSE)的紧凑公式,表明拉普拉斯矩阵逆特征值之和是影响MSE的最主要因素。此外,我们提出了旨在最小化给定目标时刻MSE的优化问题,并引入基于深度展开的优化方法求解这些问题。通过数值实验验证了解的质量。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
深度卷积神经网络中的降采样
极市平台
12+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5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
2+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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月18日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月17日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
5+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
9+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
13+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
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
2+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
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员