具有外部干扰的多智能体系统协同优化控制

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随着现代计算机网络和人工智能等智能控制技术领域的快速推进和发展,智能体控制技术已经逐渐成为了热点研究问题,并在各界得到广泛应用。多智能体系统控制作为智能体控制技术的重要研究方向,吸引了许多的研究机构和专家的高度关注和研究兴趣。本文考虑了受到与控制输入处于不同通道的不匹配干扰的影响时,多智能体系统的协同优化控制问题。本文所研究的协同优化控制问题包括对系统的包容控制和一致性的深入研究,主要的研究工作和创新点为:(1)研究受到外界干扰影响的二阶多自主体系统的分布式一致性问题,其中系统受到的外部干扰包括匹配干扰和不匹配干扰。设计了状态观测器和干扰观测器,对系统的未知状态和干扰进行估计,并且构造了基于主动抗干扰观测器的分布式协同控制算法,使跟随者的状态最终都收敛到领导者的状态。通过仿真实验表明,所设计的协同控制协议可使系统实现状态一致性。(2)研究具有不匹配干扰的二阶多智能体系统的有限时间包容控制问题。运用现代控制理论,设计了非线性观测器,估计系统中的未知状态和干扰。在状态估计和干扰估计的基础上,构造了在有限时间内的包容控制器。应用代数图论和齐次性理论等方法,分析二阶多智能体系统有限时间包容控制问题,仿真结果表明,有限时间包容控制算法可以有效地使系统中跟随智能个体的状态值最终都收敛到由多个领导智能个体所围成的目标区域中。(3)研究异构多智能体系统的领导跟随型最优一致性问题。设计了一种具有缩放因子并且基于LQR(Linear Quadratic Regulator)的分布式控制协议,存在最优的缩放因子使性能指标函数达到最小,即实现了系统的最终状态能够实现最优一致性。通过最终的仿真结果可以看出,系统中跟随智能个体的状态由原始位置值变为领导智能个体的状态值,与此同时,存在最优的缩放因子和最优的控制器,从而使系统的目标函数值取得最小值,也就是系统实现了最优一致性,验证了结论的有效性。(4)研究具有匹配和不匹配扰动的异构多智能体系统的有限时间最优一致控制问题。针对外部扰动的存在和系统中实际速度信息获取困难的问题,利用现代控制理论和积分滑模控制方法,设计了非线性有限时间观测器,对系统中智能体的状态和干扰进行估计。在有限时间状态观测器的基础上,提出了分布式有限时间主动抗干扰最优一致性控制协议,对异构系统中的一阶智能体和二阶智能体进行控制。仿真实例表明,所提出的分布式有限时间最优一致性协议不仅能使目标函数最小化,而且能使各个智能体的目标状态在有限时间内趋于一致,也就是实现有限时间最优一致性控制。
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