离散时间随机多自主体系统的趋同问题:一种基于Kalman滤波的双时间尺度协议

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daxia3301
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多自主体系统广泛存在于计算机、人工智能、生物生态、通讯控制等领域,为处理大规模复杂实际问题提供了有效的解决思路。趋同问题是指多自主体系统中的各自主体在共同感兴趣的量上达成一致,是分布式计算的基础。由于现实通信条件的限制,信息的传输受到各种因素的影响,特别是通信过程中的噪声不可避免地影响着多自主体系统的稳定性和收敛性。为了削弱随机噪声的影响,研究学者们使用确定性等价原则为随机噪声影响下的多自主体系统设计趋同控制协议。在算法的实施过程中,通常假设每个自主体的控制输入信息和初值信息可以被邻居自主体精确测量到,即每个自主体可以精确获得通信范围内其他自主体的控制输入信息和初值信息。然而实际工程中,这些信息并不可得。基于上述讨论,本文将讨论随机多自主体系统的趋同问题。在自主体不能获得邻居节点控制输入信息的情形下,我们为离散时间情形下一阶和线性多自主体系统提出一种基于Kalman滤波的估计和控制交替进行的双时间尺度趋同控制协议。在给出基于Kalman滤波的估计器的稳定性分析之后,对多自主体系统的收敛性进行了讨论。本文的主要工作内容如下:1.研究了一阶多自主体系统的趋同问题,提出了一种基于Kalman滤波的双时间尺度趋同控制协议。我们通过分析初始状态和噪声信息未知情形下基于Kalman滤波的估计器的稳定性和收敛速度,为本文提出的双时间尺度趋同协议中保持时间的合理选择提供了理论依据。然后,我们分析了该双时间尺度协议下多自主体系统的收敛性,给出了系统趋同值的统计性质,并于仿真中验证了其有效性。与经典的基于Kalman滤波的多自主体系统的趋同协议相比,我们放宽了对通信环境的要求,不再假设自主体的控制输入信息和初值信息可以精确传输。2.研究了线性多自主体系统的趋同问题,将基于Kalman滤波的双时间尺度趋同控制协议扩展到线性多自主体系统。我们基于线性系统的Kalman滤波设计了控制输入信息未知时的估计器,结合Riccati方程与通信拓扑图的结构设计了合适的控制增益矩阵。在基于Kalman滤波的估计器误差有界的前提下,分析了多自主体系统的收敛性。与一阶多自主体系统相比,线性多自主体系统具有一般性,适用于更加复杂的实际情形。本文在系统初始状态信息和噪声信息未知时设计了一种双时间尺度的趋同控制算法,并且不再需要邻居自主体的控制输入信息,更加符合实际应用的情形。为离散时间一阶多自主体系统的基于Kalman滤波的趋同控制方法提供了坚实的理论支持,并为离散时间线性多自主体系统的研究提供思路和初步理论结果,解决了实际应用中随机噪声的影响和信息有限的问题。
其他文献
随着社会生产力的发展,市场竞争愈发的激烈,竞争的主体逐渐变成了供应链。对于管理者来说,提高供应链面临风险时的生存能力是其考虑其他问题的前提。以往基于复杂网络理论对供应链的研究,依据研究目标的不同大多将供应链网络分为物流网络、资金网络以及信息流网络,分别进行研究。然而,供应链是由资金流、信息流、物流三个要素构成,三者之间相互依存、相互影响,共同维持供应链系统的正常运转。在三者相互依存的系统中单独研究
学位
对苏联的遏制造就了日美同盟,但苏联的解体却没有解散同盟。日美同盟自1951年建立伊始,在将近70年的时间里经历了几次调整,彼此的关系曾一度渐行渐远。21世纪以来,在经历了短暂的蜜月期和疏离期之后,中国的崛起使日美双方开始重新调整同盟关系。2012年年底,安倍晋三二次组阁成功。在安倍政府时期,日美同盟关系在被修复的基础上得到强化。为强化同盟关系,安倍政府一方面出台并修改了一系列相关文件,另一方面则深
学位
H2S被普遍认为是第三类气体信号分子,在哺乳动物中调节着重要的生理活动。而在微生物中的功能研究则相对较少,且这些研究大多与硫氧化代谢相关,其是否还参与了微生物中其他生理活动还有待研究。活性硫烷硫是指在生理条件下能够氧化或还原生物分子的具有氧化还原活性的含硫分子,其中硫原子价态通常为0价或-1价。H2S和硫烷硫都是胞内的固有组分,二者功能相似,并可以通过多种酶促反应和氧化还原反应进行相互转化。因此,
学位
如今,互联网上的电子病历、网上问诊、医疗科普网站等积累了海量的电子医疗数据。随着人们越来越重视自身健康,以及缓解线下医疗资源的压力,如何有效地利用这些电子医疗数据,并结合自动问答系统,为人们提供更有针对性、更为精准的医疗健康方面的搜索反馈,已经成为自然语言处理技术方向研究的重点。与此同时,知识图谱相关技术的成熟与广泛应用,为问答系统的精准化构建起到了关键作用。本文使用自然语言处理相关技术从电子医疗
学位
表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)是金属和介质交界面上的自由电荷集体振荡形成的一种电磁波,具有局域电场增强和突破衍射极限的特点。根据传播特性的不同,SPP分为在金属和介质交界面上传输的传输型表面等离激元(Propagative Surface Plasmon,PSP)和局域在金属纳米颗粒附近的非传输型的局域表面等离激元(Localized Surface
学位
太赫兹波(THz)处于电子学与光子学的交叉领域,凭借其低能量、宽频谱、强穿透、瞬态性等特点,在国防、医疗、通信等领域有着重要应用。THz传感技术作为THz应用技术研究的重点方向,为THz波谱技术、生物医疗诊断、无损检测提供了可能,但自由空间太赫兹探测技术的灵敏度较低,会限制其实际传感应用范围。超材料是由周期性谐振器组成的人工复合材料,通过对其结构进行设计来实现所需功能,它不仅能增强电场局域性,还具
学位
传播好政务信息,优质的阅读体验必不可少,清新、活泼、接地气的标题,是激发受众阅读兴趣、引发点击欲望的重要手段。近年来,各地各部门开设的政务微信平台中,不乏这样“吸睛”的标题,一扫政务微信严肃、刻板的“距离感”,密切了受众与政务微信平台的关系,使政策文件、政务信息获得了良好的传播效果。
期刊
可降解瞬态电子器件是集成电路后摩尔时代“超越摩尔定律”的一种新型电子器件,其最主要的特点是器件在一个可控或可预期的工作周期后,其材料组成或器件功能可以以物理解体或化学反应的方式发生部分降解或完全降解,因而在生物医学工程、硬件安全、绿色电子等领域具有广泛的应用前景。可降解瞬态电子器件的制备主要基于生物可兼容、生物可降解无机材料和有机材料。其中,生物可降解有机材料对温度、湿度、有机溶剂等具有较强的敏感
学位
近年来,随着柔性电子器件的迅速发展,柔性透明电极已经成为柔性电子器件的重要组成部分之一,在柔性显示屏、电子皮肤、柔性电加热器等领域得到了广泛的应用。本文主要研究了无模板喷涂法制备的有序银纳米线(silver nanowires,Ag NWs)束状网络(bundle meshes)(Ag BMs)结构柔性透明电极,其研究内容包括Ag BMs电极的制备方法、光电性能、稳定性和热学性能以及在加热器方面的
学位
癫痫是一种常见的神经系统疾病,全世界约有1%的人口受此疾病的影响。患者一旦发病,会出现意识丧失、全身抽搐、精神异常等症状,严重威胁患者的生命健康安全。癫痫的发病机制非常复杂且治疗困难,常用的治疗方法有药物治疗、手术治疗以及神经电刺激调控等,但仍有约三分之一的顽固性癫痫患者得不到有效治疗。目前在神经科,脑电图分析和癫痫检测一般是靠专业医师根据临床经验视觉观察来完成,这项工作非常耗时耗力,且不能保证稳
学位