带输入饱和的多智能体线性系统的输出一致性研究

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近年来,多智能线性系统的一致性问题受到了诸多控制领域学者的广泛关注。一致行为是生物种群在繁衍进化中产生的一种生存方式,例如在鸟群的迁徙、鱼群的觅食、蜜蜂筑巢、采蜜等现象中都可以看到一致行为。在现实研究中,各领域的学者将生物群体抽象为多智能体系统,将分布式一致控制成果广泛的运用到网络科学、自治航行体编队控制、传感器网络、移动机器人控制等领域。论文在充分了解多智能体线性系统的分布式一致性问题的研究方法和研究现状的基础上,针对多智能体线性系统的输出一致问题,从拓扑图的角度,提出了与M矩阵理论相关的李亚普洛夫函数,并结合低增益状态反馈设计了分布式的输出一致算法。该算法可以使得智能体的输出和外部扰动者(领导者)的输出达到一致。本文分别采用了状态反馈法、误差反馈法解决离散系统、连续系统的输出一致问题。对于离散系统的输出一致提出了状态反馈法,该算法能够在多智能体网络拓扑图是有向图的情况下,使所有的智能体的输出都能达到一致,并且从外部扰动的角度,给出了离散系统的两种输出一致的模型。利用李亚普洛夫稳定性理论、图论基础、低增益等知识分析和证明了所设计算法的合理性。最后用Matlab仿真对该算法的正确性和合理性进行了验证。在离散系统的输出一致问题的基础上,本文进一步采用了误差反馈法研究了多智能体线性系统的输出一致问题。采用状态观测器观测系统智能体的状态值,提出了基于误差反馈的分布式一致性算法,该算法可使系统中的每一个智能体的输出和外部扰动者的输出达到一致,观测器观测的状态值和实际的状态值达到一致,系统稳定后和外部扰动者相关的智能体的输入只和外部扰动者(领导者)的动力学相关。最后对于该算法进行了理论分析、证明和Matlab仿真验证。
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