异构多智能体系统的一致性研究

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bittercoffee456
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目前,多智能体系统在传感器结构配置,网络拥塞控制,编队控制、航空航天探索等众多领域得到广泛应用,作为其重点研究内容的分布式协调控制也成为众多学者的关注焦点。其中一个重要的问题就是一致性问题。在没有全局控制与整体通信的情况下,系统达成一致的关键在于设计局部智能体之间的相互作用方式,使得智能体个体通过获知的邻居智能体的信息反复调整自身的行为,令所有智能体最终或在有限时间内实现一致性。在实际情况里,各种限制条件的存在或者实际任务要求,系统中个体的动态可能不尽相同。因此,异构多智能体系统的研究重若丘山,而目前在该系统一致性方面的研究成果相对较少。所以,本文致力于对异构多智能体系统及伴随其他复合问题时一致性的探求。本文基于相关学者研究成果,运用稳定性理论、控制理论、数学机理等相关知识,对异构系统达成一致性所需结构及算法参数进行探讨。首先,基于离散时间模型,本文展开对异构系统达成一致需满足的条件的探讨,着重分析系统最终的平衡状态。对于异构系统在无时延和伴随有界传输时延时的情况,分别基于有向固定拓扑和切换拓扑进行了分析。通过状态变换,分析整合成的系统矩阵,将异构多智能体系统最终的一致平衡点量化。将最终的平衡状态更直观的用系统的拉普拉斯矩阵的特征向量和初始状态表示,得到的结果简洁明了。进一步,将相关分析方法应用于系统含有有界传输时延的情况,同样获得了系统实现一致性的充分条件。其次,当系统为离散时间模型,对含有时延的异构系统一致性进行了的频域分析。对系统在无时延,伴随输入时延,既有输入时延又含有传输时延的三种情况分别进行了分析。为实现研究系统的一致性,针对一阶、二阶动态个体设计相应的一致性协议。在研究的过程中,将系统在时域下的模型转换到频域模型下,主要运用代数图论、稳定性理论和频域分析方法针对有无时延和不同拓扑等情况进行了一致性分析。最后,将关注的焦点聚焦在异构系统的分组一致性相关问题上。有针对性的对一阶动态和二阶动态智能体量身打造分组一致性控制策略。利用降阶变换的方法,使得异构系统的分组一致性问题等价于同构系统的稳定性问题。当系统无时延或含有有界传输时延时,利用代数图论和稳定性理论,给出了系统在固定拓扑下实现有界一致性的拓扑条件和参数要求。当系统含有一致有界输入时延时,构造合适的李雅普诺夫函数,系统实现一致性的充分条件根据求解的线性矩阵不等式来获取。
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