基于網(wǎng)絡通信的多自主體系統(tǒng)的一致性研究.pdf

1、近些年來，隨著計算機通信技術的迅速發(fā)展，基于網(wǎng)絡通信的多自主體系統(tǒng)的一致性問題引起了許多研宄人員極大的興趣。多自主體系統(tǒng)中，每一個自主體往往無法獲取整體的信息，需要利用局部的鄰居信息而達到整體的趨同性。一致性問題是多自主體系統(tǒng)分布式協(xié)議研宄中的基本問題之一。在多自主體系統(tǒng)的研宄中，網(wǎng)絡通信問題是其中一重要的子課題，網(wǎng)絡通信的引入，必將帶來信息的量化、有限通信數(shù)據(jù)率、丟包、時滯、未知輸入等一系列問題，這些都會影響多自主體系統(tǒng)的一致性結果。

2、本文主要利用矩陣理論、代數(shù)圖論、控制理論等相關知識，研宄多自主體系統(tǒng)在網(wǎng)絡通信下的一致性問題。論文的主要工作如下：
　　對于高階離散多自主體系統(tǒng)，有限通信數(shù)據(jù)率是網(wǎng)絡通信中的重要約束條件。基于Luenbergei?觀測器，主要研宄了帶有有限通信數(shù)據(jù)率的高階多自主體系統(tǒng)的一致性問題，分別考慮了通信帶寬無限和有限兩種情況。同時也給出了使得系統(tǒng)滿足一致性條件的觀測器和量化器的設計方法。
　　研宄了一類一階連續(xù)時間多自主體系統(tǒng)在有限

3、通信數(shù)據(jù)率下的分布式包含控制問題。系統(tǒng)的通信拓撲圖為有向拓撲圖。針對系統(tǒng)中的每一個跟隨者，利用其鄰居的量化信息設計了帶有量化通信的包含控制，在此協(xié)議之下，跟隨者的狀態(tài)一致收斂到由領導者所構成的凸包之中。針對通信數(shù)據(jù)率可設計和確定兩種情況，分別給出了系統(tǒng)存在包含控制的充分必要條件。給出了一個關于通信數(shù)據(jù)率的下界，若給定的通信數(shù)據(jù)率在此下界之上，給出相應的算法來設計出適當?shù)陌刂啤?br>　　研宄了一類二階連續(xù)時間多自主體系統(tǒng)在有限通信數(shù)

4、據(jù)率下的領導者跟隨一致性問題。系統(tǒng)的通信拓撲圖為有向圖。在該一致性問題的研宄中，有限通信數(shù)據(jù)率是一重要的因素，此數(shù)據(jù)率不僅決定于系統(tǒng)通信通路的帶寬，而且還決定于采樣周期。利用采樣控制的思想，將連續(xù)多自主體轉化為離散多自主體系統(tǒng)，并證明了兩系統(tǒng)在領導者跟隨一致性問題上的等價性。自主體的狀態(tài)經(jīng)過編碼器編碼為二進制符號，經(jīng)網(wǎng)絡傳輸被其鄰居接收。給出了自主體基于鄰居量化信息的帶有有限通信數(shù)據(jù)率的協(xié)議，并證明對于任意給定的通信數(shù)據(jù)率，都可以設計相

5、應的協(xié)議使得系統(tǒng)達到領導者跟隨一致性。
　　研宄了帶有一類隨機切換信號的離散線性切換系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性，給出了其隨機穩(wěn)定的充分必要條件。這里給出的切換信號為一類新的切換信號，假定隨機切換信號在馬氏切換發(fā)生前，存在一段確定的駐留時間。首先，給出一在切換時刻帶有狀態(tài)轉移的輔助切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)的切換信號為馬氏鏈，之后證明原系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)隨機穩(wěn)定性等價。利用隨機Lyapunov函數(shù)，給出了隨機穩(wěn)定性存在的充要條件。這部分為后續(xù)研宄一類帶有隨

6、機丟包情況的多自主體系統(tǒng)的隨機一致性打下了理論基礎。
　　研宄了一類含有未知輸入的切換線性系統(tǒng)的切換觀測器設計問題。在此切換系統(tǒng)中，不僅包含有強可檢測的，還存在非強可檢測的子系統(tǒng)。首先，文中給出一狀態(tài)和輸出變換，此變換可以將未知輸入從分解后的一部分系統(tǒng)中解親。其次，當未知輸入的系數(shù)矩陣相關時，設計了不含狀態(tài)跳躍的觀測器來對原系統(tǒng)狀態(tài)進行重構。更一般的，如果未知輸入的系數(shù)矩陣不相關時，設計了帶有狀態(tài)跳躍的觀測器。利用多Lyapuno