基于PI控制的时滞多智能体系统一致性研究

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近年来,由于多智能体系统在分布式计算、传感器网络及机器人编队等方面的广泛应用,受到了越来越多研究者的关注。在多智能体系统协同控制中,最基本的研究问题之一是一致性问题。一致性是指随着时间的推移,最终每个智能体的状态趋于一致。通过设计分布式控制协议来实现一致性,其中每个智能体仅和它相邻的智能体进行信息交换,本文采用新型的比例积分(PI)形式的控制协议来解决一致性问题。此外,由于速度的限制,各智能体在传输信息时总会存在通信延迟,因此本文的研究对象是时滞多智能体系统。在此基础上,本文主要研究了基于PI控制的时滞有向多智能体系统的一致性问题,主要内容如下:首先研究了一阶和异质时滞有向多智能体系统的一致性问题。针对一阶时滞多智能体系统,提出了PI形式的控制协议,针对时滞是常数和时变两种情况,分别给出了实现一致性的充分条件,并通过增加三重积分项减少所得充分条件的保守性,最后通过仿真实例验证所得结论的正确性。将所得结果拓展到异质多智能体系统中,同样给出了实现一致性的充分条件。然后研究了含非线性或扰动的时滞有向多智能体系统的一致性问题。针对这两种情况分别给出了PI控制协议,得到了实现一致性的充分条件,并通过仿真实例验证了所得条件的正确性和有效性。特别的,针对含有扰动的系统,通过仿真比较只含有比例的控制协议和比例积分的控制协议,得到其优缺点。最后研究了基于分布式PID控制的一阶时滞有向多智能体系统的一致性问题。将前两章提出的PI控制协议拓展为PID控制协议,并将其运用到一阶时滞有向多智能体系统中,给出了实现一致性的充分条件,并通过仿真实例验证了提出的设计方法和结论的有效性。
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