多智能体系统一致性若干问题研究

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综观多智能体系统一致性研究的历史,近二十年出现了大量有意义的结果,它是最火爆的一门学科,吸引了越来越多的人关注,这一切都得益于理论基础的完善以及其广泛的应用前景。多智能体系统一致性就是指智能体之间通过局部的信息交互,最终实现状态趋于一致。其关键在于设计恰当的分布式控制算法使得多智能体系统的一致性得以实现。本文以分布式多智能体系统为研究对象,充分借鉴国内外公开发表的文献资料,分析了各种收敛速率情况下的一致性同步控制问题。
  本论文的主要内容概括如下:
  (1)介绍了课题的研究背景,分析了各种收敛速率情况下一致性问题的研究现状(第一章);介绍了代数图论,矩阵理论,进行了收敛性分析,给出了必要的数学引理(第二章)。
  (2)引入了一个新的误差变量,基于这个误差变量,首先把经典的一致性同步策略转化为比例(P)控制问题,然后,运用比例积分(PI)控制来处理经典同步控制策略处理不了的扰动问题。接着,分别针对无向网络和有向网络,讨论了如何牵制住切当的智能点。最后,通过仿真验证本文策略的有效性(第三章)。
  (3)针对带有扰动的二阶多智能体系统,利用牵制控制策略,设计有效的鲁棒同步控制器。首先定义一个牵制误差函数,然后基于这个误差函数,设计出了多种牵制同步控制策略。仅仅需要牵制一个智能体以及很小的耦合强度,就能使得整个系统实现同步。随后,将该理论成果应用到带有扰动的多个三自由度直升机协调控制里。最后,通过实例仿真验证了本文所提方法具有良好的控制性能(第四章)。
  (4)考虑高阶异质多智能体系统有限时间同步控制。通过引用加幂积分方法以及使用异质控制策略,根据状态反馈和输出反馈,分别研究了两种有限时间一致性控制策略。首先,分别针对无领导和有领导的高阶异质多智能体系统,提出了连续有限时间控制策略。然后,通过设计有限时间观测器,研究了输出反馈有限时间一致性控制策略。最后,仿真结果表明所提控制方法具有良好的控制性能(第五章)。
  (5)研究了复杂动态网络的限定时间同步控制问题。限定时间同步方法可以有效的避免收敛时间依耐初始状态。首先,在一些合适的条件下,研究了两种典型的连续多智能体限定时间同步控制策略。其次,为了实现所有智能点同步到任意期望的状态,研究了一类限定时间牵制控制策略。最后,仿真结果表明了所提方法具有良好的控制性能和鲁棒性能(第六章)。
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