多智能體系統(tǒng)（給定）有限時間控制問題研究.pdf

1、大規(guī)?；W(wǎng)絡系統(tǒng)具有復雜動特性，其控制問題既十分重要又極具挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的集中式控制（Centralized Control）方法已經(jīng)很難滿足復雜大系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、高效運行的要求。不同于傳統(tǒng)的集中式控制方法，分布式控制（Distributd Control）方法具有所用信息量少，協(xié)作性好，靈活性高，可擴展性強等諸多優(yōu)點，旨在只有局部通信而沒有中央調(diào)控條件下各子系統(tǒng)通過局部耦合協(xié)調(diào)合作來達到整體共同目標，因此是大規(guī)模網(wǎng)絡化局部信息交互系

2、統(tǒng)控制機構的理想選擇，近年來已被廣泛應用于衛(wèi)星姿態(tài)控制，智能交通系統(tǒng)，大規(guī)模電力調(diào)度等領域。協(xié)同一致性（Cooperitive Consensus）問題是網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)（Networked Multi-agent Systems，NMAS）分布式控制研究中最基本的問題，是解決其他分布式控制問題的基礎。如何保證復雜多智能體系統(tǒng)在盡可能弱的通訊拓撲條件下實現(xiàn)高穩(wěn)定度、高精度、高速度收斂是研究多智能體系統(tǒng)一致性問題的重點和難點。
　

3、　本文緊緊圍繞：
　　a）帶有復雜不確定性因素的非線性多智能體系統(tǒng)的自適應有限時間一致性控制問題；
　　b）多智能體系統(tǒng)的給定有限時間一致性控制問題，展開研究，主要完成了以下創(chuàng)新性工作：
　　有限時間一致性控制
　?、籴槍蜗蛲ㄓ嵧負錀l件下二階非線性多智能體系統(tǒng)有限時間一致性控制問題，通過構造一個新的Laplacian矩陣并通過嚴格的理論分析證明得出該矩陣的一個重要性質(zhì)，將該矩陣引入合適的Lyapunov候選函數(shù)

4、中，提出了適用于單向通訊網(wǎng)絡下非線性多智能體系統(tǒng)的分布式自適應有限時間一致性控制算法。該方法解決了現(xiàn)有有限時間控制理論幾乎無法對其進行嚴格解析分析的理論難題。在此基礎上，將上述有限時間穩(wěn)定性分析方法進一步推廣應用到該系統(tǒng)的編隊-合圍控制問題中，解決了單向拓撲條件下二階非線性多智能體系統(tǒng)的連續(xù)有限時間編隊-合圍問題。
　?、卺槍ν瑫r具有未知時變控制增益，不可線性參數(shù)化分解的不確定非線性因素以及未知不可測執(zhí)行器故障的二階復雜非線性多智

5、能體系統(tǒng)，研究了其在單向通訊拓撲下的有限時間一致性控制問題，結合加冪積分技術，核心函數(shù)技術以及自適應方法，設計出了基于分數(shù)階狀態(tài)反饋以及分數(shù)階自適應律的容錯有限時間一致性控制算法，通過引入虛擬參數(shù)估計誤差以及局部滑膜誤差的概念，巧妙構造了Lyapunov候選函數(shù)，給出了系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定性的嚴格理論分析與證明，從而解決了對存在未知時變控制增益以及未知不可測執(zhí)行器故障條件下復雜多智能體系統(tǒng)有限時間一致性控制的難題。在此基礎上，進一步將該方法

6、推廣到了高階非仿射多智能系統(tǒng)，結合反衍控制設計思想，歸納法思想，高階加冪積分技術，核心函數(shù)技術以及自適應方法，建立了有限時間一致性協(xié)議，解決了高階非仿射多智能體系統(tǒng)的有限時間一致性控制問題。
　?、坩槍в蟹瞧ヅ洳淮_定性的高階純反饋（Pure-feedback）多智能體系統(tǒng)，通過引入基于虛擬分數(shù)階濾波的分數(shù)階-動態(tài)面設計概念，設計出了基于分數(shù)階狀態(tài)反饋的有限時間神經(jīng)網(wǎng)絡自適應一致性追蹤控制算法，并通過應用Lyapunov穩(wěn)定性分析

7、方法、反衍控制設計方法以及打包函數(shù)（packaged function）技術，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定的嚴格理論分析與證明，解決了此類帶有非匹配不確定性的高階復雜系統(tǒng)的有限時間一致性追蹤控制問題，并進一步將此穩(wěn)定性分析方法拓展應用到了該類系統(tǒng)的有限時間合圍控制中。
　　給定有限時間控制
　?、芴岢隽艘环N全新的有限時間控制理論與分析方法，不同于傳統(tǒng)的依賴符號函數(shù)或分數(shù)階狀態(tài)反饋的有限時間控制，該方法中所得的有限收斂時間不依賴于任何初始條

8、件和其他設計參數(shù)，因此可以提前統(tǒng)一給定?；谠撚邢迺r間控制理論思想，針對一階線性多智能體系統(tǒng)，分別在無向拓撲和有向拓撲條件下建立了在提前統(tǒng)一給定有限時間內(nèi)實現(xiàn)協(xié)同一致的結果，解決了現(xiàn)有有限時間控制理論無法提前給定統(tǒng)一的有限時間表達式的難題，更進一步解決了現(xiàn)有有限時間控制理論不連續(xù)或不平滑的難題。更進一步，將此有限時間控制理論拓展應用到高階多智能體系統(tǒng)領導-跟隨一致性控制問題中，解決了高階系統(tǒng)有限時間控制中存在的控制器設計復雜以及分析過程