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由于在军事和民用方面的广泛应用,多智能体系统的分布控制已经成为了一个热门的研究领域,吸引了来自数学、物理学、生物学、社会学、控制科学、计算机科学等不同领域的研究者.一致性问题是多智能体系统的分布控制研究中的基本问题之一,是发展其它一些协调控制问题的基础.本文研究了二阶连续多智能体系统的一致性问题,其中每个智能体只能在一系列离散的时刻上获得其相对其邻居的完全或者部分状态信息.针对每个智能体获得完全或者部分状态信息的情形,又分别考虑了同步和异步一致性问题.同步是指所有智能体获得信息的离散时刻序列都相同,而异步是指每个智能体获得信息的离散时刻序列与其它智能体获得信息的离散时刻序列没有依赖关系.本文的主要工作分为以下四个部分。
1.研究了具有完全状态信息的多智能体系统的同步一致性问题.提出了一类协议,并考虑了该协议在两种切换拓扑情形下的一致性问题.在第一种切换拓扑情形下,即每个时刻的拓扑图都是强连通的平衡图,利用线性矩阵不等式技术,证明了如果离散时间间隔充分小,那么一致性问题可解,并给出了离散时间间隔的一个允许上界。在第二种切换拓扑情形下,即存在非空、有界、相连的时间区间使得在每个时间区间内所有拓扑图的并图是强连通的平衡图或者有生成树,利用一种新的分析方法(称为递推方法),建立了一致性问题可解的充分条件。
2.研究了具有完全状态信息的多智能体系统的异步一致性问题.在非零时滞的情形下,采用了两种方法,即input-delay方法和离散化方法,处理异步一致性问题.利用input-delay方法和离散化方法,异步一致性问题分别被转化为了一个连续时滞系统和一个离散时滞系统的全局渐近稳定性问题.通过分析相应系统的稳定性,得到了一致性问题可解的充分条件.在零时滞的情形下,利用递推方法,给出了在较弱的拓扑条件下一致性问题可解的充分和充要条件。
3.研究了具有部分状态信息的多智能体系统的同步一致性问题.利用速度估计和动态输出反馈的思想,提出了两类协议.在固定拓扑的情形下,分别给出了每类协议渐近解决一致性问题的充分和充要条件.在切换拓扑的情形下,利用平均滞留时间方法建立了一致性问题可解的充分条件。
4.研究了具有部分状态信息的多智能体系统的异步一致性问题.利用速度估计和动态输出反馈的思想,提出了两类协议,并分别考虑了在固定拓扑情形下的一致性问题.利用离散化方法,得到了第一类协议渐近解决一致性问题的充要条件;利用input-delay方法,给出了第二类协议渐近解决一致性问题的充分条件。