復雜動態(tài)系統(tǒng)的一致性與耗散性研究.pdf

1、過去十來年中,網(wǎng)絡的分布式計算主要依靠復雜且昂貴的處理器建立少量但功能強大的工作站來執(zhí)行任務，近幾年，由于計算機技術水平的提高,復雜動態(tài)系統(tǒng)迅速發(fā)展,基于復雜系統(tǒng)的多智能體網(wǎng)絡的優(yōu)良性質(zhì)及其廣泛的應用前景日益凸顯出來。運用簡單價廉的智能體之間的協(xié)調(diào)配合就能完成相同的任務,不僅可以節(jié)省成本，而且還提高了整個系統(tǒng)的魯棒性和靈活性。由于智能體在運行過程中存在能量損耗，因此,復雜動態(tài)系統(tǒng)的一致性和耗散性引起了很多專家學者的濃厚興趣,在世界范圍內(nèi)

2、掀起一股研究復雜動態(tài)系統(tǒng)的熱潮。
　　 本文以多智能體網(wǎng)絡為實際背景,結合控制理論,代數(shù)圖論以及矩陣論,圍繞通訊網(wǎng)絡存在的一些問題,如:時滯,噪聲,外部干擾等因素，重點研究了基于奇異系統(tǒng)，脈沖系統(tǒng)，以及隨機網(wǎng)絡環(huán)境的一致性問題以及耗散性問題。
　　 由于網(wǎng)絡中的智能體不僅接受鄰居智能體的信息流而且還受到環(huán)境的約束，因此一般情況下多智能體網(wǎng)絡可描述為奇異系統(tǒng)。本文在環(huán)境約束下研究了基于奇異系統(tǒng)的多智能體網(wǎng)絡的一致性問題，研

3、究了在有或無時滯時多智能體網(wǎng)絡取得一致性的條件,并研究了在取得一致性的前提下,多智能體網(wǎng)絡可以承受的最大時滯,以及收斂到一致性的最差速度,最后研究了固定拓撲和切換拓撲下多智能體網(wǎng)絡存在外部干擾和模型不確定性時的魯棒一致性控制問題。本文研究結果表明,環(huán)境約束對多智能體網(wǎng)絡取得一致性行為及其性能都有影響,多智能體網(wǎng)絡可以承受的最大時滯以及收斂到一致性的速度不僅與多智能體的網(wǎng)絡拓撲結構即網(wǎng)絡圖的拉普拉斯矩陣的特征值有關,而且與環(huán)境的約束條件有

4、關。
　　 目前研究一致性的算法基本上都是由連續(xù)時間模型或離散時間模型構成的,但是這些模型不能包含現(xiàn)實中一些有用的網(wǎng)絡?，F(xiàn)實的動態(tài)網(wǎng)絡可能形成更加復雜的系統(tǒng)，例如切換系統(tǒng),或更一般的混雜系統(tǒng)。在網(wǎng)絡的動態(tài)變化過程中，智能體可能受到瞬間的干擾或在某些時刻經(jīng)歷突變，也就是說網(wǎng)絡會出現(xiàn)脈沖效應,這些現(xiàn)象在飛行物運動網(wǎng)絡,生物網(wǎng)絡中廣泛存在。在脈沖過程中,智能體可以從與鄰居的瞬間接觸中獲取信息,為了充分利用所獲得的信息,本文提出了多智能

5、體網(wǎng)絡的脈沖一致性算法，研究了在固定拓撲和切換拓撲結構下多智能體網(wǎng)絡取得一致性的條件，一致性的收斂速度，以及抗干擾的能力，并在有時滯的多智能體網(wǎng)絡中考慮了相應問題。本文研究結果表明，考慮脈沖信息的一致性算法比通常的基于連續(xù)時間模型和離散時間模型的一致性算法更能提高多智能體網(wǎng)絡的一致性收斂速度,而且還可以提高多智能體網(wǎng)絡承受的最大時滯。
　　 在多智能體網(wǎng)絡中,智能體之間的信息通道不可避免地存在噪聲,因此,智能體接受到的信息有時是

6、被噪聲“污染”的信息。很多專家研究了關于含有通訊噪聲的一致性問題。由于多智能體網(wǎng)絡經(jīng)常收到外界的干擾,智能體之間的通訊鏈接關系可能隨機斷裂或重新建立。因此，很多學者研究具有隨機拓撲結構的多智能體網(wǎng)絡的一致性問題?，F(xiàn)實中的多智能體網(wǎng)絡同時受到“污染”信息和隨機拓撲兩種因素的影響,因此,本文在隨機拓撲結構下研究了帶有通訊噪聲的一致性問題,并得到多智能體網(wǎng)絡達到均方一致性和幾乎必然一致性的條件。本文研究結果表明,在一致性算法中引入適當?shù)乃p的

7、增益因子后,多智能體網(wǎng)絡即使在負的連接權重下依然可以取得一致性行為。
　　 在現(xiàn)實生活中,由生物群體構成的系統(tǒng)都是耗散系統(tǒng)。復雜系統(tǒng)的耗散性對于智能體網(wǎng)絡研究來說是個新問題。本文研究了關于時滯隨機系統(tǒng)的耗散性,指數(shù)耗散性和鎮(zhèn)定問題,取得了關于指數(shù)耗散性的一些條件,也討論了隨機時滯系統(tǒng)的無源性和非擴張性質(zhì),并且對所研究的時滯隨機系統(tǒng)設計了切換控制器,運用李雅普諾夫方法導出其指數(shù)鎮(zhèn)定的條件。
　　 最后對全文進行了總結,并對