多智能體系統(tǒng)的多一致性與多跟蹤性研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景，如水下航行器的編隊控制、傳感器網(wǎng)絡(luò)的自主配置、人造衛(wèi)星的姿態(tài)控制等。當(dāng)多個智能體協(xié)同完成一項復(fù)雜任務(wù)時，受任務(wù)需求及內(nèi)外部環(huán)境等因素的影響，多智能體系統(tǒng)在一些階段呈現(xiàn)多個協(xié)同狀態(tài)。多協(xié)同控制的關(guān)鍵是設(shè)計適當(dāng)?shù)姆植际娇刂茀f(xié)議。本文針對二階多智能體系統(tǒng)的多一致與多跟蹤問題，在充分考慮算法實用性、時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，設(shè)計有效的分布式控制協(xié)議。該研究不僅具有重要的

2、理論意義，而且對指導(dǎo)工程問題具有實用價值。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴針對多智能體系統(tǒng)的多一致問題，引入了智能影響因子的概念來描述智能體之間的作用機制，包括競爭、棄權(quán)與合作三種特性。設(shè)計了三個分布式線性控制協(xié)議和一個分布式脈沖控制協(xié)議，每個智能體的控制輸入僅需要自身以及部分鄰居智能體的狀態(tài)信息，且分布式脈沖控制協(xié)議僅使用了位置采樣數(shù)據(jù)。在智能體速度有界的情況下，討論了二階多智能體系統(tǒng)可能存在的多一致形式，并分別給出了達到每種多一致

3、的充要條件。多智能體系統(tǒng)達到多一致的反饋增益和采樣周期不僅依賴于控制矩陣的特征值實部，還與其虛部相關(guān)；脈沖控制周期不僅存在一個正上界，也可能存在一個正下界。
　?、漆槍γ}沖控制在多智能體系統(tǒng)中的應(yīng)用，研究了矩形波控制下二階離散時間多智能體系統(tǒng)的多一致問題。在勒貝格-斯蒂爾吉斯測度下，基于矩形波控制在一個采樣周期內(nèi)的積分與實現(xiàn)多一致的脈沖控制在一個采樣周期內(nèi)的積分相等原則，設(shè)計了三個分布式矩形波控制協(xié)議，得到了多智能體系統(tǒng)分別達到三

4、類多一致時控制參數(shù)需要滿足的充要條件。
　　⑶針對多智能體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點在智能方面存在差異，引入了智能度的概念，在多智能體網(wǎng)絡(luò)不分組的情況下，研究了二階連續(xù)時間多智能體系統(tǒng)的多一致問題。設(shè)計了三個僅在采樣時刻需要位置或速度數(shù)據(jù)的分布式切換脈沖控制協(xié)議，推導(dǎo)了達到三類多一致的充要條件及多一致狀態(tài)的解析表達式，且該充要條件是關(guān)于通信拓?fù)涞挠邢驁D條件。
　?、染哂袝r變參考速度的跟蹤控制通常采用變結(jié)構(gòu)方法，但是它處理采樣數(shù)據(jù)下的跟蹤控制

5、具有一定的難度。針對采樣數(shù)據(jù)下多智能體系統(tǒng)的多跟蹤問題，提出了分布式脈沖控制協(xié)議，僅使用了智能體的位置采樣數(shù)據(jù)和期望軌道的位置采樣數(shù)據(jù)。分別討論了期望速度是常數(shù)和時變的兩種情況，推導(dǎo)了多智能體系統(tǒng)達到勻速多跟蹤和有界變速多跟蹤的充要條件，且可以調(diào)節(jié)采樣周期將有界變速多跟蹤的最終跟蹤誤差控制在系統(tǒng)能容忍的范圍內(nèi)。
　　⑸針對多智能體系統(tǒng)存在不確定非線性動力學(xué)和外部干擾等，研究了二階連續(xù)時間異質(zhì)多智能體系統(tǒng)的魯棒多跟蹤問題，設(shè)計了一個