二階多智能體系統(tǒng)分布式一致和構(gòu)形控制研究.pdf

1、為了克服單個(gè)智能體執(zhí)行任務(wù)的局限性,解決多個(gè)智能體集中式控制的缺陷,近年來(lái),多智能體的分布式協(xié)調(diào)控制受到了眾多學(xué)者的關(guān)注和研究。一方面多智能體的分布式協(xié)調(diào)控制有助于系統(tǒng)完成較為復(fù)雜的任務(wù),例如,自主車輛在民用和商用上可以實(shí)現(xiàn)自主挖煤、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)區(qū)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè);在軍用上可以實(shí)現(xiàn)勘察、監(jiān)視、戰(zhàn)斗損毀評(píng)估;在家庭防護(hù)上可以實(shí)現(xiàn)小區(qū)巡邏、監(jiān)護(hù)、營(yíng)救等,另一方面多智能體的平行性和冗余性可以提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性和魯棒性。而多智能體的一致性問(wèn)題和構(gòu)形

2、控制問(wèn)題作為多智能體協(xié)調(diào)系統(tǒng)的首要研究問(wèn)題,顯得尤為重要。
　　在許多工程領(lǐng)域中,多智能體達(dá)到一致是實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)合作控制的一個(gè)首要條件,因而研究多智能體系統(tǒng)的一致性算法有特殊的現(xiàn)實(shí)意義。不同于一階系統(tǒng),二階多智能體系統(tǒng)有時(shí)即使在網(wǎng)絡(luò)含生成樹(shù)時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)一致性,因此研究二階多智能體系統(tǒng)達(dá)到一致性的充分必要條件仍然具有挑戰(zhàn)性;構(gòu)形控制問(wèn)題作為一致性問(wèn)題的一種實(shí)際應(yīng)用,因其可以有效模擬生物界的群聚現(xiàn)象和協(xié)調(diào)控制現(xiàn)象,而具有更加實(shí)際的研究?jī)r(jià)值

3、。
　　本論文主要包含以下內(nèi)容:
　　(a)采用代數(shù)圖論和矩陣論相關(guān)理論工具,討論了各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎碌亩A多智能體系統(tǒng)一致性算法,包括不含時(shí)延的固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?含時(shí)延的固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?以及不含時(shí)延的切換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙N情況;
　　(b)針對(duì)不含時(shí)延的固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?主要采用了矩陣論中的特征根判穩(wěn)法提出了使系統(tǒng)達(dá)到一致性的充分必要條件,研究表明拉普拉斯矩陣特征根的正實(shí)部和負(fù)實(shí)部對(duì)一致性問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)均有影響;并且證明了所提出的一致性算法

4、比一般的二階控制算法可以更快地使系統(tǒng)收斂;
　　(c)針對(duì)含時(shí)延的拓?fù)?討論了滿足二階系統(tǒng)達(dá)到一致性所容許的最大時(shí)延;
　　(d)針對(duì)切換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?表明切換頻率足夠大,系統(tǒng)的一致性同樣可以實(shí)現(xiàn)。
　　(e)采用基于行為融合的方法設(shè)計(jì)了三個(gè)智能體的構(gòu)形控制器,仿真結(jié)果對(duì)比了兩組不同參數(shù)情況下的構(gòu)形控制效果;
　　(f)采用人工勢(shì)函數(shù)法對(duì)含跟隨者和虛擬領(lǐng)導(dǎo)者的多智能體系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)形控制器設(shè)計(jì),仿真結(jié)果表明構(gòu)形控制可以