時(shí)滯復(fù)雜多自主體網(wǎng)絡(luò)同步和一致性研究.pdf_第1頁(yè)
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1、在實(shí)際中,復(fù)雜多自主體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用十分廣泛,如無線傳感網(wǎng)絡(luò)、無人駕駛飛行器、多機(jī)器人系統(tǒng)和自動(dòng)高速公路系統(tǒng)等等。研究復(fù)雜多自主體網(wǎng)絡(luò),主要是期望通過大規(guī)模的自主體在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中彼此交互和協(xié)作,進(jìn)而完成單一系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的任務(wù)或目標(biāo)。在合作協(xié)調(diào)過程中,自主體之間通過網(wǎng)絡(luò)來傳遞分享信息,這些信息包括控制協(xié)議、控制目標(biāo)或相對(duì)狀態(tài)信息,自主體需要對(duì)任務(wù)達(dá)成共識(shí)才能實(shí)現(xiàn)有進(jìn)行效地合作控制。同步和一致性問題作為自主體之間合作協(xié)調(diào)的基礎(chǔ),成為控制科學(xué)與工程領(lǐng)

2、域的一個(gè)重要研究課題。但由于網(wǎng)絡(luò)的引入,自主體之間的信息交互不可避免的會(huì)受到時(shí)滯的影響,通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能惡化。因此,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合穩(wěn)定性理論、代數(shù)圖論和隨機(jī)分析方法,進(jìn)一步研究了時(shí)滯復(fù)雜多自主體網(wǎng)絡(luò)的同步和一致性問題。全文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
  帶隨機(jī)通信時(shí)滯的復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的同步問題。首次考慮復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的通信時(shí)滯包含多種以不同概率出現(xiàn)的時(shí)滯形式的情況,通過引入指標(biāo)函數(shù)把帶有隨機(jī)時(shí)滯的原始系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為帶有隨

3、機(jī)指標(biāo)參數(shù)的多時(shí)滯系統(tǒng),采用Lyapunov-Krasovskii穩(wěn)定性理論和隨機(jī)分析方法,得到復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)均方漸近同步的充分條件,且所得條件可容許的最大時(shí)滯上界同時(shí)依賴于每個(gè)時(shí)滯形式的上界和出現(xiàn)的概率分布。
  多隨機(jī)通信時(shí)滯下復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的同步問題。在大多數(shù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究中,通常將通訊中由不同因素引起的多個(gè)時(shí)滯粗略看做一個(gè)總的通信時(shí)滯來研究,忽視了實(shí)際中的多時(shí)滯可能包含有不同的隨機(jī)特性情況。我們首次提出帶有不同隨機(jī)特性的通信時(shí)滯

4、,其中節(jié)點(diǎn)誘導(dǎo)時(shí)滯服從獨(dú)立同分布,而網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)滯服從Markov過程,通過選取一個(gè)新的Lyapunov-Krasovskii泛函并采用隨機(jī)分析方法,得到了確保網(wǎng)絡(luò)同步的充分條件,并揭示了多時(shí)滯和的上界、時(shí)滯導(dǎo)數(shù)和的上界以及時(shí)滯的概率分布對(duì)網(wǎng)絡(luò)同步性能的影響。
  混合時(shí)滯下Markov跳復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)同步問題。拓?fù)淝袚Q也是實(shí)際系統(tǒng)中常見的現(xiàn)象。我們研究帶有Markov切換和混合時(shí)滯的復(fù)雜動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的指數(shù)同步問題。同時(shí)考慮分布式時(shí)

5、滯和離散型時(shí)滯,其中分布式時(shí)滯是有界時(shí)變的,離散型時(shí)滯是隨機(jī)時(shí)變的。通過引入一類指標(biāo)函數(shù),將原系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閹в须S機(jī)參數(shù)的系統(tǒng),采用Lyapunov-Krasovskii穩(wěn)定性理論和隨機(jī)分析方法,得到了網(wǎng)絡(luò)達(dá)到均方指數(shù)同步的充分條件,且所得的條件不僅依賴于混合時(shí)滯的上界,還與離散型隨機(jī)時(shí)滯的概率分布有關(guān)。進(jìn)一步,我們所得的主要結(jié)論還推廣到帶有Markov跳和隨機(jī)通信時(shí)滯的多自主體系統(tǒng)中,得到系統(tǒng)達(dá)到同步的充分條件。
  隨機(jī)通信時(shí)滯下

6、Markov跳二階多自主體系統(tǒng)的一致性問題。考慮一種更實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)通訊模式(如P2P網(wǎng)絡(luò)),鄰居的耦合強(qiáng)度和狀態(tài)信息都需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸,都會(huì)受到通信時(shí)滯的影響。針對(duì)這種通信模式下的一類帶有時(shí)滯和切換的二階多自主體系統(tǒng),其中隨機(jī)切換信號(hào)和隨機(jī)通信時(shí)滯分別服從兩個(gè)相互獨(dú)立的Markov過程,我們提出一個(gè)不依賴鄰居速度信息的一致算法,通過三步模型變換并引入一個(gè)新的映射,將原系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)帶有兩個(gè)Markov跳參數(shù)的增廣的類誤差系統(tǒng),最終得到系統(tǒng)

7、達(dá)到均方一致的充分必要條件。
  異質(zhì)通信時(shí)滯下二階多自主體系統(tǒng)的脈沖一致性問題。針對(duì)二階多自主體系統(tǒng),提出不依賴速度信息的帶異質(zhì)時(shí)滯的脈沖控制協(xié)議,研究了系統(tǒng)的一致性問題??紤]每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能在采樣時(shí)刻獲得與鄰居的時(shí)滯相對(duì)位置信息和與自身上一個(gè)采樣時(shí)刻的相對(duì)位置信息。我們首次引入虛擬子圖的概念來處理異質(zhì)時(shí)滯,并通過三步模型變換,將原連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的一致性問題轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散時(shí)間增廣誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,得到了帶有異質(zhì)時(shí)滯的二階多自主體系統(tǒng)達(dá)

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