带有输入时滞的多智能体系统一致性

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随着科学技术的快速发展,工业生产领域所面临的问题越来越大型化、复杂化,而某些大型复杂问题可通过组织多个智能体协调一致共同完成,其协同高效的解决方式使得多智能体系统的分布式控制成为近年来广大学者关注的焦点。一致性问题是指每个智能体和邻居智能体在信息交互基础上,给出分布式控制协议使得所有智能体最终达到同一个状态。一个实际的多智能体系统,当智能体接收到邻居智能体信息后,做出的反应时间、计算速度等都会造成时滞的存在,而时滞对系统的稳定性有重要的影响,因此,处理系统中存在的时滞有重要的现实意义。本文主要研究多智能体系统存在输入时滞情况下的一致性问题,主要从以下几个方面展开相关研究:(1)研究一类有输入常时滞和系统状态信息未知的多智能体系统,讨论了固定有向拓扑下的领导跟随扰动抑制一致性问题。首先,给出分布式状态观测器,使得每个智能体的系统状态和外部干扰被同时估计;其次,基于截取预测方法处理时滞,利用邻居智能体相对输出信息获得的状态估计和自身干扰估计为每个智能体设计一致性协议;最后,用Lyapunov-Krasovskii理论对系统的稳定性进行分析,获得满足多智能体系统一致性的充分条件。(2)针对一类有输入时变时滞的Lipschitz非线性多智能体系统,讨论了固定有向拓扑下的多智能体系统一致性问题。首先,当系统不存在时变时滞时,针对每个智能体设计一致性控制协议,结合Lyapunov理论和图论知识对系统稳定性进行分析;其次,考虑系统存在时变时滞时,基于状态预测得到不含时滞的预测系统,在此基础上进一步讨论一致性控制协议满足预测系统稳定性的充分条件;最后,给出数值示例验证所提方法的有效性。(3)针对一类有输入时变时滞的参数不确定多智能体系统,讨论了固定无向拓扑下的多智能体系统领导跟随一致性问题。首先,考虑系统不存在时变时滞时,为每个参数不确定智能体设计鲁棒一致性控制协议;其次,当系统存在时变时滞时,基于邻居智能体状态预测误差信息获得分布式预测系统,利用Lyapunov理论得到分布式预测系统稳定的充分条件,并进一步将鲁棒一致性控制协议运用到预测系统中实现一致性;最后,验证所提方法的可行性。
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