多智能体系统的分布式自适应控制

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多智能体系统的一致性在自然界中是普遍存在的,比如鸟群,鱼群,大雁迁徙等。近些年,由于其在生物系统,传感器网络,无人飞行器,机器人以及水下智能体等一致性问题中的应用,多智能体系统的一致性成为控制理论的一个重要研究方向。本文主要研究了位置和速度具有独立拓扑结构的二阶非线性多智能体系统和异质多智能体系统的一致性问题。主要内容包括以下几部分:首先,本文给出了研究多智能体系统所需要的一些理论准备,由于智能体之间的信息传递可以由拓扑结构图来表示,所以图论知识对理论分析有很大帮助。而理论分析都是通过建立李雅普诺夫函数来进行分析证明的,所以必须了解什么是李雅普诺夫稳定性。然后,针对一般的二阶非线性多智能体系统,考虑其拓扑结构中每一条边和节点上的未知时变耦合权重未知的情况,采取自适应的控制方法,再通过构造合适的李雅普诺夫函数,利用图论知识和Schur Complement引理,然后经LaSalle不变原理分析,从而得到系统达到一致性的充分条件。最后,利用数值仿真验证了理论的有效性。这一部分的关键以及难点在于寻找合适的李雅普诺夫函数,然后分别设计基于边和基于节点的自适应协议。最后,主要针对异质多智能体系统进行研究,建立系统时一部分智能体具有二阶非线性系统结构,而另一部分智能体则是一阶系统,只有位置信息,速度信息未知。采用自适应的方法来处理其节点和边上的未知时变耦合权重,然后通过建立合适的李雅普诺夫函数,得到系统达到一致性的充分条件。最后,利用计算机进行数值仿真来验证了理论的有效性。由于一部分智能体的速度信息是未知的,这就为基于边和基于节点的自适应协议的设计加大了难度。
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