【摘 要】
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因多智能体系统在智能交通、网络安全和无人飞行器等方面具有广泛应用前景,已得到广大学者高度关注,并成为人工智能领域的研究热点。分组一致作为多智能体系统协同控制中的重点问题,也已经取得大量研究成果。然而,现有研究成果主要集中在整数阶多智能体系统。另一方面,在实际环境中,分数阶多智能体系统比整数阶多智能体系统更具一般性。此外,由于系统存在太多不确定因素,这些不确定因素不但会影响系统的稳定性更可能毁坏系统
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因多智能体系统在智能交通、网络安全和无人飞行器等方面具有广泛应用前景,已得到广大学者高度关注,并成为人工智能领域的研究热点。分组一致作为多智能体系统协同控制中的重点问题,也已经取得大量研究成果。然而,现有研究成果主要集中在整数阶多智能体系统。另一方面,在实际环境中,分数阶多智能体系统比整数阶多智能体系统更具一般性。此外,由于系统存在太多不确定因素,这些不确定因素不但会影响系统的稳定性更可能毁坏系统,并且很难保证系统中所有智能体都具有相同的动力学行为。因此,研究异质分数阶多智能体系统分组一致是非常必要的。本文针对异质分数阶多智能体系统的分组一致问题进行了系统研究,主要做了如下三个方面工作。其一,基于Caputo微分算子,提出两类异质分数阶多智能体系统模型。一类是含有分数阶单积分器和双积分器多智能体系统,另一类是含有混合分数阶动力学单积分器多智能体系统。其二,针对含有分数阶单积分器和双积分器多智能体系统,分别在固定与切换拓扑下讨论了相关系统分组一致性。基于合作-竞争关系,设计一种新的分组一致性协议,该协议基于时变时延,同时引入牵制控制和自适应控制器。利用李雅普诺夫函数、线性矩阵不等式、Delta算子和模式依赖平均驻留时间等方法,得到了该系统实现二分组一致性的充分条件。数值仿真实验验证了相关结论的有效性。其三,针对含有混合分数阶动力学单积分器的多智能体系统,分别在二分无向和有向拓扑下研究了该系统分组一致问题。同样,基于合作-竞争交互关系,设计了相应分组一致控制协议,该协议考虑了通信和输入时延,并在控制协议中引入牵制和自适应控制器。利用拉普拉斯变换、稳定性定理、奈奎斯特曲线、李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式等工具得到了该系统实现分组一致的充分条件。数值实验验证了相关充分条件的有效性。最后,对本文所做工作进行了归纳总结,并指出了本文研究不足和下一阶段的研究方向。
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