扰动条件下的多智能体系统有限时间一致性跟踪

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随着科学技术的发展,多智能体系统理论已经广泛的应用在众多领域中,如无人驾驶车辆系统、无人机集群、无人机编队、大规模分布式移动传感器网络的自主配置、卫星的姿态控制以及网络拥塞控制等领域。本文利用代数图论、有限时间稳定理论、积分滑模控制理论以及分布式相关理论等基础知识,研究了当系统存在外部扰动时,具有领导者的多智能体系统在有限时间内的一致性跟踪问题。与以往的研究成果相比,本文的内容是基于有限时间一致性理论展开研究的,在这种条件下,系统可以实现更快的收敛速度,更强的鲁棒性,并具有更好的抗干扰能力,也更具有现实意义。同时,本文在研究中还考虑了实际系统中存在的扰动问题,利用有限时间积分滑模控制理论,设计了能够抑制系统外部扰动的控制协议,进而,实现系统在有限时间内的一致性跟踪,并给出了以下研究结论:首先,本文研究了当系统存在外部扰动时,二阶双积分系统在有限时间内实现一致性跟踪的问题。在无向网络拓扑和有向网络拓扑下分别提出了系统可实现有限时间一致性跟踪的控制算法,并给出了完整的数学证明过程和Matlab仿真示例。其次,本文研究了具有外部扰动的一般线性系统,在有限时间内实现系统一致性跟踪的问题。相较于二阶双积分系统,一般线性系统更具有普遍性,其研究难度也随之加大。本文给出了在无向网络拓扑和有向网络拓扑下,一般线性系统可实现有限时间一致性跟踪的控制算法,并给出了完整的数学证明过程和Matlab仿真示例。最后,本文研究了具有外部扰动的的非线性系统,在有限时间内实现系统一致性跟踪的问题。考虑到实际系统中,系统模型中存在模型误差、测量噪声和输出受限等非线性环节,本文研究了含有领导者的多智能体系统中,当智能体模型中存在非线性项时,系统在有限时间内实现无向网络拓扑和有向网络拓扑下的一致性跟踪问题,并给出了相应的控制算法及仿真示例。
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