多智能體系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制協(xié)議研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用前景，其相關(guān)研究成果已大量應(yīng)用于機(jī)器人編隊(duì)、車輛交通管理、無人機(jī)駕駛和水下航行器等。在多智能體系統(tǒng)的眾多研究課題中，一致性問題是最具有研究價(jià)值的課題之一。然而，在傳統(tǒng)的多智能體系統(tǒng)一致性控制協(xié)議中，達(dá)到一致需要大量的信息交互，并且要求系統(tǒng)配備高性能處理器。為了減少信息交互以及降低對處理器的要求，我們將事件觸發(fā)控制協(xié)議引入到多智能體系統(tǒng)一致性問題研究中。
　　在本論文中，我們將以多智能體系統(tǒng)一致性問題為背景

2、，對事件觸發(fā)控制協(xié)議進(jìn)行相關(guān)研究，主要工作分為以下幾個(gè)方面：
　　①研究了多智能體系統(tǒng)存在輸入時(shí)滯的一致性問題，并提出了相應(yīng)的事件觸發(fā)控制協(xié)議。以一階線性多智能體系統(tǒng)為例，我們假設(shè)系統(tǒng)的內(nèi)部耦合矩陣是可穩(wěn)定的且系統(tǒng)的通信拓?fù)浒豢糜邢蛏蓸?，通過分析得到提出的事件觸發(fā)控制協(xié)議是可行的充分條件。得到理論結(jié)果表明，當(dāng)輸入時(shí)滯不超過某個(gè)上界時(shí)，系統(tǒng)在提出的事件觸發(fā)控制協(xié)議的控制下可以達(dá)到一致。同時(shí)，我們給出了時(shí)滯上界的具體表達(dá)式，其表

3、達(dá)式表明時(shí)滯上界與系統(tǒng)的通信拓?fù)湎嚓P(guān)，而與事件觸發(fā)控制協(xié)議中的參數(shù)設(shè)置無關(guān)。
　?、谖覀儼l(fā)現(xiàn)并指出在已有的基于連續(xù)采樣的事件觸發(fā)控制協(xié)議中，對于排除芝諾行為的證明是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。一方面，已有的證明通常假設(shè)系統(tǒng)還未達(dá)到全局一致時(shí)，系統(tǒng)的局部不會達(dá)到一致。雖然這樣的假設(shè)可以保證事件觸發(fā)控制協(xié)議中的閾值不會在系統(tǒng)達(dá)到全局一致之前為零，但是這樣的假設(shè)是不合理的。另一方面，已有的證明通常假設(shè)事件觸發(fā)間隔大于零可以排除芝諾行為。然而，我們經(jīng)過分析

4、得出這樣的條件是不能充分地排除芝諾行為。因此，我們在基于連續(xù)采樣的事件觸發(fā)控制協(xié)議中進(jìn)一步引入一個(gè)時(shí)變抵消項(xiàng)，以保證協(xié)議中的閾值恒大于零，有效地避免了系統(tǒng)局部達(dá)到一致時(shí)引發(fā)的芝諾行為。并且，我們還考慮到實(shí)際應(yīng)用中可能存在的噪音干擾，引入的抵消項(xiàng)也可以避免噪音干擾所引發(fā)的芝諾行為。
　?、垩芯苛穗S機(jī)采樣多智能體系統(tǒng)中的一致性問題，并提出了相應(yīng)的事件觸發(fā)控制協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，連續(xù)采樣與周期采樣通常是難以保證的，因此對基于隨機(jī)采樣的事

5、件觸發(fā)控制協(xié)議的研究是很有必要的。不僅如此，基于隨機(jī)采樣的事件觸發(fā)控制協(xié)議還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）因?yàn)椴蓸娱g隔嚴(yán)格大于零，所以事件觸發(fā)間隔嚴(yán)格大于零，這意味著系統(tǒng)將不會引發(fā)芝諾行為；2）控制協(xié)議中的事件觸發(fā)函數(shù)只在每個(gè)采樣時(shí)刻進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，極大地節(jié)約了計(jì)算資源；3）在一定程度上減少了信息傳輸以及控制器調(diào)整的次數(shù)。同時(shí)，以二階有向多智能體系統(tǒng)為例，考慮到已有的閾值不再適用，結(jié)合狀態(tài)依賴型閾值與時(shí)間依賴型閾值進(jìn)而提出了結(jié)合型閾值。結(jié)合型閾值

6、不僅克服了狀態(tài)依賴型閾值較小的缺陷，還克服了時(shí)間依賴型閾值不能根據(jù)系統(tǒng)初始狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的缺陷。與已有的事件觸發(fā)控制協(xié)議相比較，基于結(jié)合型閾值的事件觸發(fā)控制協(xié)議能用更少的事件觸發(fā)達(dá)到同樣的控制目的，即能夠大量地減少信息傳輸和控制器調(diào)整。
　　④研究了有領(lǐng)航者的多智能體系統(tǒng)的一致性問題，并提出了相應(yīng)的事件觸發(fā)控制協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，多智能體系統(tǒng)的通信拓?fù)浯蠖嗖粷M足一致性充分條件，因此有必要把牽引控制引入多智能體系統(tǒng)。有領(lǐng)航者的多智能體

7、系統(tǒng)一致性控制是典型的牽引控制，具有重大的研究意義。在我們提出的事件觸發(fā)控制協(xié)議中，領(lǐng)航者的采樣信息在每個(gè)采樣時(shí)刻都要發(fā)送給相連的跟隨者，同時(shí)跟隨者的事件觸發(fā)函數(shù)將包含兩個(gè)測量誤差。這樣的做法解決了系統(tǒng)中跟隨者不能把采樣信息發(fā)送給領(lǐng)航者，從而使得領(lǐng)航者不能設(shè)置相應(yīng)的事件的問題。
　?、菅芯苛瞬捎昧炕瘷C(jī)制的多智能體系統(tǒng)的一致性問題，并提出了相應(yīng)的事件觸發(fā)控制協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，通信信道傳輸信息的能力是有限的，傳輸信息的精確度同樣是有