离散多智能体系统的协调控制和一致性研究

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随着现代科学技术的高速发展,网络化的多智能体系统在很多领域具有广泛的应用,其中包括无人驾驶飞行器的协调控制、种群问题、分布式传感器网络、卫星群的姿态排列,以及在通讯网络中的拥塞控制。因此,对于多智能体系统的研究具有重要的现实意义。本文研究了具有确定信息结构、没有通讯时滞的线性离散多智能体系统的协调控制问题。为了简单地描述多智能体系统的闭环系统,给出了分块矩阵的Hadamard积的概念,并且给出了分块矩阵的Hadamard积的几个特性。基于李亚普诺夫稳定性理论,给出了由N个智能体组成的多智能体系统稳定的充分条件,并且给出了一类离散线性多智能体系统的协调控制器的设计方法以及协调控制器的优化设计方法,同时给出了优化算法。本文还研究了一般离散多智能体系统的一致性、轨道跟踪以及编队控制问题,给出了一个有效的一致性协议,提出的方法不仅可以应用到低维多智能体系统中,还可以应用到高维多智能体系统。基于李亚普诺夫稳定性理论,给出了一般离散多智能体系统一致性协议的设计方法,并且分析了该协议与多智能体系统的稳定性之间的关系。基于线性矩阵不等式和双线性矩阵不等式方法设计了一致性协议的算法。在离散多智能体系统已经达到了渐近一致性的前提之下,给出了轨道控制器的设计方法。通过轨道控制器,每一个智能体都可以跟踪期望的轨道。对于一类具有确定编队结构的编队控制问题,利用编队结构集的概念,可以很容易地通过轨道跟踪的方法解决。最后,对于一个离散多智能体系统分别进行了协调控制、一致性、轨道跟踪以及编队控制的仿真。通过仿真实例充分证明了理论结果的有效性。
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