具有性能保證的多智能體一致性算法研究.pdf

1、近年來，隨著科技的發(fā)展，多智能體協(xié)調(diào)控制技術(shù)在軍事和民用中得到廣泛的應(yīng)用，如偵查監(jiān)視與目標(biāo)打擊、智能高速公路、環(huán)境監(jiān)測(cè)、未知環(huán)境探索等。一致性問題是多智能體協(xié)調(diào)控制中最基礎(chǔ)、最根本的問題，吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注。目前關(guān)于領(lǐng)航跟隨的一致性跟蹤控制問題已經(jīng)取得豐富的研究成果，但大多數(shù)算法只能保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，不能保證系統(tǒng)的瞬態(tài)性能。在實(shí)際過程中，很多情形都需要系統(tǒng)有好的瞬態(tài)性能，即快速的收斂性、較小的超調(diào)量和極小的穩(wěn)態(tài)誤差。另外，由于多智能

2、體系統(tǒng)各環(huán)節(jié)相互耦合，執(zhí)行器故障將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。為解決上述問題，本文對(duì)具有性能保證的多智能體一致性算法進(jìn)行了研究，提出三種具有性能保證的一致性跟蹤算法。本文的主要內(nèi)容有：
　?、傺芯亢袉蝹€(gè)領(lǐng)航者的二階非線性多智能體有限時(shí)間一致性跟蹤控制問題。針對(duì)僅有部分跟隨者獲取領(lǐng)航者信息的情形，設(shè)計(jì)分布式有限時(shí)間速度估計(jì)器，實(shí)現(xiàn)跟隨者對(duì)領(lǐng)航者速度的有限時(shí)間估計(jì)；針對(duì)系統(tǒng)中的非線性項(xiàng)，設(shè)計(jì)自適應(yīng)學(xué)習(xí)率，實(shí)現(xiàn)對(duì)非線性項(xiàng)的估計(jì)

3、；采用加冪積分協(xié)議，設(shè)計(jì)連續(xù)的有限時(shí)間一致性算法，使得所有跟隨者的位置和速度能在有限時(shí)間內(nèi)與領(lǐng)航者位置和速度保持同步一致。最后，通過數(shù)值仿真驗(yàn)證該算法的有效性。
　　②針對(duì)含有單個(gè)領(lǐng)航者的高階非線性多智能體系統(tǒng)，研究具有預(yù)設(shè)性能邊界的一致性輸出反饋控制問題。針對(duì)多智能體系統(tǒng)中的不可測(cè)狀態(tài)，設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器；對(duì)于系統(tǒng)中存在未知非線性函數(shù)，設(shè)計(jì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制算法；為保證系統(tǒng)的瞬態(tài)性能，采用PPB控制算法，將局部誤差轉(zhuǎn)換成PPB轉(zhuǎn)

4、換誤差，設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)性能帶下的一致性跟蹤算法。
　　③研究含有單個(gè)領(lǐng)航者的三角型非線性多智能體的一致性容錯(cuò)跟蹤控制問題。為解決系統(tǒng)中的非線性項(xiàng)，時(shí)變參數(shù)以及不確定執(zhí)行器故障對(duì)控制系統(tǒng)的影響，論文引入虛擬參數(shù)的概念，采用虛擬估計(jì)誤差構(gòu)建李雅普諾夫函數(shù)，結(jié)合動(dòng)態(tài)面技術(shù)，提出了多智能體魯棒自適應(yīng)一致性容錯(cuò)控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)不依賴于各種未知參數(shù)，非線性項(xiàng)以及精準(zhǔn)故障信息的一致性容錯(cuò)控制。最后，通過健康與故障情形下的對(duì)比研究，說明容錯(cuò)算法的有效性。