多智能體系統(tǒng)分布式趨同控制若干問題研究.pdf

1、在過去的十多年間，多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制問題引起了廣大研究人員的關(guān)注，在許多不同的學(xué)科領(lǐng)域中，如生物、物理、機(jī)器人學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)，有著十分廣泛的應(yīng)用。多智能體系統(tǒng)是由多個(gè)具有自主能力的智能體組成，關(guān)于多智能系統(tǒng)協(xié)同控制問題的一個(gè)重要和基本的研究內(nèi)容就是設(shè)計(jì)分布式控制器，使得所有智能體的狀態(tài)或輸出趨于一個(gè)共同的值。多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制問題包括三類:一是無領(lǐng)導(dǎo)智能體的趨同控制問題;二是有一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)智能體的分布式跟蹤控制問題;三是有多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)智

2、能體的包含控制問題。本論文主要研究非線性多智能體系統(tǒng)的分布式趨同、跟蹤和包含控制問題。主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　首先，研究了一類非線性多智能體系統(tǒng)的趨同控制問題。每個(gè)智能體方程的非線性項(xiàng)滿足Lipschitz連續(xù)條件，且每個(gè)智能體受到屬于L2[0，∞）函數(shù)空間的外部擾動(dòng)。通過定義一個(gè)合適的控制輸出，多智能體系統(tǒng)的趨同控制問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)H∞控制問題?；诖?，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)分布式動(dòng)態(tài)輸出反饋控制算法以解決多智能體系統(tǒng)的趨同控

3、制問題。另外，我們還研究了非線性項(xiàng)滿足扇區(qū)條件的非線性多智能體系統(tǒng)的趨同控制問題，并且給出一個(gè)分布式動(dòng)態(tài)輸出反饋算法用來解決多智能體系統(tǒng)的趨同控制問題。由于線性矩陣不等式解集具有凸集的性質(zhì)，只須求解三個(gè)線性矩陣不等式即可得到動(dòng)態(tài)控制器的參數(shù)。
　　其次，我們研究了一類異構(gòu)非線性多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問題和包含控制問題。每個(gè)跟隨智能體的方程都是輸出反饋型的，并且關(guān)于其輸出的相對階都一樣。對于多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問題，我們設(shè)

4、計(jì)了一個(gè)動(dòng)態(tài)控制器使得所有跟隨智能體的輸出都可以跟蹤上一個(gè)指定的軌跡，而這個(gè)軌跡就是領(lǐng)導(dǎo)智能體的輸出。對于多智能體系統(tǒng)的包含控制問題，控制目標(biāo)是設(shè)計(jì)分布式控制器使得所有跟隨智能體的輸出進(jìn)入由領(lǐng)導(dǎo)智能體輸出張成的凸包中。為此，我們將多智能體系統(tǒng)的包含控制問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問題。遞歸設(shè)計(jì)和內(nèi)模原理被用來設(shè)計(jì)分布式控制器。
　　最后，討論了線性多智能體系統(tǒng)和非線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制問題。對于線性多智能體

5、系統(tǒng)，我們先研究了單個(gè)智能體的有限時(shí)間跟蹤控制問題，然后針對單輸入線性多智能體系統(tǒng)給出了一個(gè)分布式有限時(shí)間跟蹤控制算法。證明了跟蹤誤差在任何有限的時(shí)間區(qū)間內(nèi)都不會(huì)趨于無窮，并且整個(gè)多智能體系統(tǒng)的狀態(tài)將在有限時(shí)間內(nèi)跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)智能體的狀態(tài)。對于多輸入線性多智能體系統(tǒng)，我們給出了相似的結(jié)論。對于通信拓?fù)鋱D為有向圖的非線性多智能體系統(tǒng)，其中每個(gè)智能體的方程都是嚴(yán)格反饋形式的，根據(jù)齊次系統(tǒng)理論，我們給出了高階線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制算法