事件触发脉冲控制的多智能体系统一致性

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近年来,多智能体系统广泛应用于多个与控制相关学科的交叉领域,已成为当前控制与计算机领域的研究热点。在多智能体系统的诸多研究问题中,一致性问题占主导地位。随着一致性研究的发展,传统一致性的研究已经无法应对实际环境的变化和需要,分群一致性成为了新的研究热点。为了更加高效的解决一致性性能问题,出现众多新颖的控制方法,其中事件触发脉冲控制方法是一种比以往的事件触发控制方法更新型、更加有效的现代控制方法,并且成为了控制方法中的研究热点。本文针对一般线性定常多智能体系统,探究了有领导者和无领导者下的系统分群一致性问题,进一步研究了时变系统下的完全一致性问题,研究方法都是对系统进行事件触发脉冲控制器设计与分析。主要从以下四个部分进行介绍:第一部分进行了课题的研究背景及其研究意义的介绍,阐述了研究课题的重要性。给出研究课题的相关理论知识,并且列举了相关的参考文献来阐述课题的研究现状,最后列出与研究内容相关的图论知识和符号定义。该部分对后续多智能体系统的一致性研究奠定了重要基础。第二部分研究了线性多智能体系统的分群一致性问题,设计了新的将事件触发和脉冲控制相结合的控制协议,并且在系统模型中引入任意非零投影参数,非零投影参数的取值使得研究成果更具一般性,是完全一致、反二分群一致性形式的推广。文章通过构建Lyapunov函数,利用代数图论等相关知识,得出多智能体系统最终能够收敛到关于任意非零投影参数的分群一致性的充分条件,理论证明了系统不存在zeno行为。事件触发函数的设计可以有效的减少触发次数达到系统分群一致性,设计的控制策略能够有效的减少系统中资源的损耗和提高一致性收敛速度。第三部分在第二部分的研究模型的基础上引入领导者,这使得研究结果可以适用于一些特定的实际工程中。针对一般线性系统的领导跟随群一致性问题,通过设计脉冲控制与事件触发控制相结合的控制策略来展开研究。研究结果是对传统的领导跟随一致性问题的进一步推广,利用脉冲微分方程稳定性理论、矩阵理论和不等式理论方法,给出了关于任意非零投影参数的领导跟随群一致性的充分条件,同时证明出系统避免zeno现象。此外,还提出了一种改进的事件触发函数,以避免智能体之间的持续通信。第四部分考虑到实际网络环境的变化,首先研究了一般线性时变多智能体系统的一致性问题,设计的事件触发脉冲控制协议将大幅节约网络实现一致性的通信和控制成本。其次,使用代数图论、解耦方法和脉冲微分方程等数学理论,分析和推导出具有时变特性的多智能体系统在所设计控制器下达到一致性的充分条件,同时理论证明事件触发的脉冲时间序列不存在zeno现象,也给出系统在定常拓扑下的相关推论。文章最后通过数值仿真实例来进行验证其正确性。
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