有向拓扑多智能体系统的加速一致

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近年来,对多智能体系统的分布式控制问题的研究吸引了众多专家和学者的关注。本文采用图滤波的方法,研究了有向拓扑下多智能体系统的一致性问题。通过引入拓扑的归一化图拉普拉斯矩阵,本文提出了时变的分布式控制协议使系统达到加速一致。本文的主要研究工作如下:
  1)当有向拓扑归一化图拉普拉斯矩阵的非零特征值为实重根时,设计了基于1-HOP邻居信息的图滤波器。对于有向拓扑已知的情况,得到了系统达到有限时间一致的条件。如果拓扑是有向生成树,本文提出的控制器设计方法可以使系统的一致时间与树的深度相同。对于未知的有向拓扑,利用切比雪夫插值法来设计周期控制增益序列,能够使系统达到最坏情况最优一致。数值仿真验证了理论结果的有效性。
  2)当有向拓扑归一化图拉普拉斯矩阵的非零特征值存在复数时,设计了基于2-HOP邻居信息的图滤波器。对于有向拓扑已知的情况,利用复数特征值共轭成对的特性来设计图滤波器,可以避免系统状态出现复数的情况,且系统能够达到有限时间一致。对于未知的有向拓扑,本文提出的多项式优化算法可以使系统达到加速一致。仿真实验验证了所给方法的有效性。
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