多智能體系統(tǒng)的多一致性與多跟蹤性研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有廣闊的應(yīng)用前景，如水下航行器的編隊(duì)控制、傳感器網(wǎng)絡(luò)的自主配置、人造衛(wèi)星的姿態(tài)控制等。當(dāng)多個(gè)智能體協(xié)同完成一項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)時(shí)，受任務(wù)需求及內(nèi)外部環(huán)境等因素的影響，多智能體系統(tǒng)在一些階段呈現(xiàn)多個(gè)協(xié)同狀態(tài)。多協(xié)同控制的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)姆植际娇刂茀f(xié)議。本文針對(duì)二階多智能體系統(tǒng)的多一致與多跟蹤問(wèn)題，在充分考慮算法實(shí)用性、時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)有效的分布式控制協(xié)議。該研究不僅具有重要的

2、理論意義，而且對(duì)指導(dǎo)工程問(wèn)題具有實(shí)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍?duì)多智能體系統(tǒng)的多一致問(wèn)題，引入了智能影響因子的概念來(lái)描述智能體之間的作用機(jī)制，包括競(jìng)爭(zhēng)、棄權(quán)與合作三種特性。設(shè)計(jì)了三個(gè)分布式線性控制協(xié)議和一個(gè)分布式脈沖控制協(xié)議，每個(gè)智能體的控制輸入僅需要自身以及部分鄰居智能體的狀態(tài)信息，且分布式脈沖控制協(xié)議僅使用了位置采樣數(shù)據(jù)。在智能體速度有界的情況下，討論了二階多智能體系統(tǒng)可能存在的多一致形式，并分別給出了達(dá)到每種多一致

3、的充要條件。多智能體系統(tǒng)達(dá)到多一致的反饋增益和采樣周期不僅依賴于控制矩陣的特征值實(shí)部，還與其虛部相關(guān)；脈沖控制周期不僅存在一個(gè)正上界，也可能存在一個(gè)正下界。
　?、漆槍?duì)脈沖控制在多智能體系統(tǒng)中的應(yīng)用，研究了矩形波控制下二階離散時(shí)間多智能體系統(tǒng)的多一致問(wèn)題。在勒貝格-斯蒂爾吉斯測(cè)度下，基于矩形波控制在一個(gè)采樣周期內(nèi)的積分與實(shí)現(xiàn)多一致的脈沖控制在一個(gè)采樣周期內(nèi)的積分相等原則，設(shè)計(jì)了三個(gè)分布式矩形波控制協(xié)議，得到了多智能體系統(tǒng)分別達(dá)到三

4、類(lèi)多一致時(shí)控制參數(shù)需要滿足的充要條件。
　　⑶針對(duì)多智能體網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在智能方面存在差異，引入了智能度的概念，在多智能體網(wǎng)絡(luò)不分組的情況下，研究了二階連續(xù)時(shí)間多智能體系統(tǒng)的多一致問(wèn)題。設(shè)計(jì)了三個(gè)僅在采樣時(shí)刻需要位置或速度數(shù)據(jù)的分布式切換脈沖控制協(xié)議，推導(dǎo)了達(dá)到三類(lèi)多一致的充要條件及多一致?tīng)顟B(tài)的解析表達(dá)式，且該充要條件是關(guān)于通信拓?fù)涞挠邢驁D條件。
　?、染哂袝r(shí)變參考速度的跟蹤控制通常采用變結(jié)構(gòu)方法，但是它處理采樣數(shù)據(jù)下的跟蹤控制

5、具有一定的難度。針對(duì)采樣數(shù)據(jù)下多智能體系統(tǒng)的多跟蹤問(wèn)題，提出了分布式脈沖控制協(xié)議，僅使用了智能體的位置采樣數(shù)據(jù)和期望軌道的位置采樣數(shù)據(jù)。分別討論了期望速度是常數(shù)和時(shí)變的兩種情況，推導(dǎo)了多智能體系統(tǒng)達(dá)到勻速多跟蹤和有界變速多跟蹤的充要條件，且可以調(diào)節(jié)采樣周期將有界變速多跟蹤的最終跟蹤誤差控制在系統(tǒng)能容忍的范圍內(nèi)。
　?、舍槍?duì)多智能體系統(tǒng)存在不確定非線性動(dòng)力學(xué)和外部干擾等，研究了二階連續(xù)時(shí)間異質(zhì)多智能體系統(tǒng)的魯棒多跟蹤問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)