基于通信受限约束下一类二阶多智能体系统一致性研究

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近年来,由于多智能体系统在无人飞行器,多移动机器人,传感器网络,卫星集群等领域的广泛应用,多智能体的分布式协同控制受到越来越多不同学科学者的关注,例如应用数学,物理学,计算科学,控制科学等。在这些应用中,一个重要的目标就是智能体通过和它的邻居信息交互,使得所有的智能体能达到一个共同的目标(位置,速度,相位和姿态等),这被称为一致性问题。与此同时,在许多现实场景中的应用中,考虑到通信约束下的多智能体系统的一致性问题,是更具有现实意义的。本文主要基于通信受限约束下一类二阶多智能体系统一致性进行研究,主要工作有:1.首先,研究了具有干扰的二阶非线性多智能体系统和具有输入延迟的二阶多智能体系统的有向通信拓扑下的固定时间一致性跟踪问题。分别设计了两种连续积分终端滑模,可以有效消除奇异性和震颤。相应地,基于设计的连续积分终端滑模提出了两种固定时间分布式控制协议,以确保在固定时间内实现一致性跟踪。结果表明,无论初始条件如何,设定时间的上限都是一定的。并且采用Lyapunov稳定性理论和固定时间稳定性理论给出了严格的证明。2.其次,研究了基于随机采样和事件触发的二阶多智能体系统一致性控制。考虑到欧拉—拉格朗日系统作为特殊的二阶系统,我们研究了这类特殊二阶多智能体系统的一致性问题,其中数据是随机采样的,拓扑结构具有有向生成树。针对系统的一致性,提出了一种基于随机采样数据和改进时间相关阈值的事件触发控制协议,可以有效地减少数据传输。在一些合理的假设下,基于所提出的事件触发控制协议,推导出了用于确保多智能体系统达到一致性的充分条件。
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