基于通信协议的多智能体系统有限时域H_∞一致性控制

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近些年,随着人工智能的迅猛发展,多智能体系统的一致性问题引起了人们的广泛关注。多智能体系统是由多个互相独立的智能体组成的一个大而复杂的系统。智能体的种类繁多,只要是可以独立思考并可以进行信息交互的个体都可以称为是智能体。多智能体系统达到一致性是指随着时间推移,所有智能体的状态趋于一致。实际生产中常需要多智能体系统在速度上和时间上都尽可能快地达到一致性,这就要求多智能体系统在有限时域内实现一致性。在智能体之间进行信息传输时,网络因素的复杂性常常会诱发多种网络化诱导现象,通信协议的使用可以弱化网络诱导现象的影响,如避免信号之间的冲突并节约有限的网络资源。本文将针对在三种不同通信协议约束下的几类多智能体系统,研究其在有限时域内的H_∞一致性控制问题。具体工作如下:研究一类受轮询(RR)协议约束的离散多智能体系统的H_∞一致性控制问题。采用RR协议以防止数据冲突,使得在每个传输步骤只允许一个智能体发送它的测量数据。测量丢失现象用一组概率已知的Bernoulli分布随机变量序列描述。通过设计时变控制器,保证了闭环多智能体系统在测量丢失情况下满足H_∞一致性性能要求。在此基础上,利用随机分析方法,获得了闭环系统满足H_∞一致性性能的充分条件,该条件以耦合倒推递归Riccati差分方程组的形式给出,进而得到了控制器参数的设计方法。最后,通过算例说明了所提出的控制器设计方案的有效性。研究受随机通信协议(SCP)影响的离散时变不确定多智能体系统有限时域H_∞一致性控制问题。SCP由一组具有已知概率的随机变量来描述,并且SCP规定了智能体之间传输信息的规则。同时,系统还受到满足范数有界不确定参数的影响。通过设计输出反馈型控制器,使多智能体系统最终达到H_∞一致性。此外,通过求解倒推递归Riccati差分方程并结合完全平方方法和随机分析技术,得到保证设计的控制器可行的充分条件及控制器参数设计方法。最后,通过一个数值仿真算例说明所设计的控制器和设计方案的有效性。对一类具有冗余信道和尝试一次加权丢弃(WTOD)协议的离散时变多智能体系统进行研究,并考虑这类系统在有限时域内的H_∞一致性控制问题。多智能体系统同时考虑了冗余信道和WTOD协议,用来更好地反映网络通信环境。考虑的冗余信道模型可以使智能体的信息传输优于传统的单一信道的信息传输。为了节约网络资源,采用了WTOD协议。通过在给定的有限时域内设计非脆弱输出反馈控制器,并基于求解倒推递归Riccati差分方程,得到了保证系统满足H_∞一致性性能的充分条件,并得到了使系统达到一致的控制器参数。最后,利用了一个算例进一步验证所设计控制协议的有效性。
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