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基于自适应调控和通讯限制的多智能体系统一致

作者2019-03-27 10:55未知
多智能体系统协调控制是当今人工智能领域和系统控制领域的热点问题.在协调控制中,每个智能体需要通过相互作用在一个方面或者多个方面达成共同的目标,呈现出行为状态的一致.因此,多智能体系统一致性是协调控制领域重要问题之一.近年来受到国内外许多学者的广泛关注.在多智能体系统的一致性分析中,最主要的是分布式控制协议的设计.本论文主要研究几种不同控制策略下多智能体系统的一致性问题,包括基于边自适应控制、基于有向生成树自适应控制、非周期间歇控制、间歇采样控制以及保成本控制等.第一部分研究了二阶多智能体系统在自适应控制协议下的一致性.首先,提出一种依赖位置状态和速度状态的边自适应协议,分别考虑了不含和含有领导者的二阶多智能体系统在该协议下的一致性.通过分析表明,设计的自适应法则仅依赖于智能体的邻居信息就可以实现一致行为.其次,对于一般的有向网络,基于网络包含的有向生成树,提出了一种基于有向生成树自适应控制协议.利用微分方程稳定性理论以及矩阵分析理论,从理论上分析了设计的控制协议的可行性.通过分析发现,随机选取包含有向生成树的网络并实施提出的控制法则都可以使系统达到一致.第二部分研究了具有通讯限制的控制协议下二阶多智能体系统的一致性.首先,提出了二阶多智能体的非周期间歇控制策略,对系统包含较小时滞和较大时滞分别做了分析.通过利用矩阵分析以及Lyapunov稳定性分析理论,给出系统在非周期间歇控制协议下实现一致的判断准则.其次,设计网络不含和含有时滞的两种间歇采样控制协议,分别给出两种协议下依赖于网络结构、采样周期以及通讯时间的一致性充要条件.对于含有通讯时滞情况,研究发现充分小和充分大的采样周期都不能使多智能体系统达到一致.第三部分研究了有向切换网络上多智能体系统的一致性问题.在假设的网络拓扑中,并没有要求每个切换拓扑包含有向生成树,只需要网络拓扑在一些时间区间内包含有向生成树.基于有向生成树,提出一种有向生成树误差方法.该方法将切换拓扑上多智能体系统一致性问题转化为切换拓扑误差系统稳定性问题.结合矩阵理论以及Lyapunov稳定性理论,得到系统在切换拓扑上达到一致的充分条件.第四部分研究了具有异质惯性的二阶多智能体系统的保成本一致性问题.基于速度状态信息,提出了绝对速度阻尼协议和相对速度阻尼协议.对每种协议分别考虑了不包含时滞和包含时滞两种情况.不同于状态解耦方法,引入一种新的辅助变量将一致性问题转化为为稳定性问题.通过线性矩阵理论以及稳定性理论,得到系统实现保成本一致性的充分条件.

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