几类非线性多智能体网络系统在间歇控制下的一致性

来源 :桂林电子科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mingxing10192009
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在过去的几十年里,多智能体系统的一致性引起了数学、物理科学和网络控制等各个领域研究人员的高度关注.这主要是它不仅可以阐明观察到的许多自然现象,而且在不同领域具有广泛的应用,包括群集、蜂拥、汇合、编队和一致等等.一致性是多智能体协调控制中重要且活跃的研究主题之一,它是指随着时间的演化,智能体之间通过信息交流和相互协作,最终达到一个理想的目标轨迹.本文对复杂动态多智能体网络中的群集现象以及协调控制方法进行了深入分析,探究了一些更广泛的群体动力学行为:部分分量一致及滞后一致.此外,考虑到智能体之间信息交流的不连续性,设计了间歇控制协议,在通信信号是非周期间歇的假设下,引入牵制控制策略,即只需要控制多智能体中的一小部分智能体,并推导出相关的一致性判据.本文主要研究内容如下:1.领导-跟随网络在间歇控制下的部分分量一致性.部分分量一致性是指当时间趋于无穷时,多智能体系统中所有状态变量的某些分量趋于恒同,而剩余的分量不要求实现一致.这是一种比恒同一致弱的动力学行为.本文的第三章首次探究了基于间歇牵制控制下的领导-跟随多智能体系统的部分分量一致性,并假设间歇信号是非周期的.借助于置换矩阵方法,将最初的状态偏差转化一个新的偏差状态向量.然后,将多智能体系统部分分量一致性转换为关于新的偏差系统的部分变量稳定性.根据矩阵理论、图论和部分变元稳定性理论,推导出了网络系统按指数趋势实现部分量一致的一些充分条件.最后,数值模拟表明了理论结果的正确性.2.非周期间歇通信下的二阶多智能体系统滞后一致性.滞后一致是指一群跟随者的运动状态滞后趋同于领导者的轨迹状态.本文的第四章分析了多智能体系统在非周期间歇牵制控制下的二阶滞后一致性,所提出的一致性策略具有三个优点:(1)通过非周期且间歇的信号传输依然实现有效的通信.(2)只需要牵制一小部分智能体.(3)基于间歇通信和时变状态设计了自适应间歇牵制控制.通过Lyapunov理论,给出了在指数稳定性下的滞后一致性判据.此外,还考虑了网络系统存在随机噪声扰动的情形.最后通过蔡氏电路的数值实验验证了所获得结果的有效性.3.有向网络下具有常时滞动力学的非线性耦合系统的二阶滞后一致性.本文第五章研究的网络系统不要求智能体之间的网络通信保持强连通或包含有向生成树.此外,与单一控制方法不同,该章采用了非周期间歇自适应牵制控制(结合间歇控制、自适应控制及牵制控制),该混合式控制方法不仅可以解决不连续网络通信信号,而且在大规模网络系统中只需要牵制少量节点.另外,还处理了具有时滞动力学的非线性耦合网络系统,并利用矩阵理论和Lyapunov函数推导出一些一致性判据.数值模拟表明,非周期性间歇自适应牵制对非线性耦合系统的有效性.
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