离散多个体系统的一致性问题

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近年来,多个体系统的一致性问题在控制理论领域得到了广泛的关注,多个体系统是多个个体子系统按照一定的网络结构连接起来的复杂动态网络。一致性问题是指利用局部状态信息设计分散控制协议实现子系统之间的状态误差趋于零,这里所谓的局部信息包括个体系统的自身状态和邻居个体的状态,关于多个体系统的研究主要包括离散时间多个体系统和连续时间多个体系统。本文主要研究了离散时间多个体系统的一致性问题,其研究结果分为两个方面。一是研究了具有不同初始速率的多个个体构成的线性Vicsek模型的无碰撞一致性问题,当速率和方向的更新法则采取线性协议时,证明了如果初始图是连通的,初始速率的最大值是充分小的,那么无碰撞一致性问题可以得到解决,论文中还采用了不同于线性Vicsek模型中的协议来改善实现一致性的充分条件。与已有文献相比较,本论文所讨论的模型更符合实际情况,对于其中一种控制协议,得到了一个只与系统参数和网络结构参数有关而与个体总数无关的实现一致的充分条件,这在一定程度上突破了已有文献的部分局限性,另一方面,本文研究了离散多个体系统的可一致性问题,以及信息传输滞后和滞后反馈控制对系统行为的影响。首先对于一般二阶离散多个体系统,得到了系统可一致的充要条件,已有文献中在假设所有个体的系数矩阵的特征值都是不稳定的条件下,得到了高阶离散多个体系统的可一致性的充要条件。在本论文的结果中,则不需要这一假设条件,允许个体系统有稳定的特征值。换句话说,本论文完整的解决了二阶多个体系统的可一致性问题,其次对于信息传输滞后一步的一阶离散多个体系统,得到了可一致性的充要条件,发现信息传输滞后会减弱系统的可一致的能力,对于滞后反馈控制,发现更多的利用滞后信息,系统的可一致的能力可以得到增强,最后,为了验证理论结果的正确性和控制器的有效性,关于两方面的研究结果,都给出了具体数值仿真例子。
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