不確定因素影響的多智能體系統(tǒng)跟蹤控制方法及應用研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)協(xié)調控制廣泛應用于分布式計算、多機器人編隊控制、多傳感器融合等領域，各種不確定因素對其性能的影響一直是此領域的研究熱點。本文主要圍繞智能體系統(tǒng)跟蹤控制問題中的通訊結構不穩(wěn)定、信息不完全可知、時延及外部擾動等方面影響進行分析研究。本研究主要內容包括：
　?、盘岢隽寺?lián)合連通變結構系統(tǒng)的李雅普諾夫函數分析判別方法。聯(lián)合連通變結構是多智能體拓撲結構的一種特殊形式，可以模擬實際應用中通訊結構不穩(wěn)定及智能體之間通訊受擾、被阻等情形

2、；針對聯(lián)合連通變結構拓撲圖變化的特點，利用其通訊拓撲圖拉普拉斯矩陣可分解為分塊對角陣的特性，將非強連通系統(tǒng)等價分解成多個連通的子系統(tǒng)，并通過各子系統(tǒng)通訊拓撲矩陣特征值之和大于0的特點，實現李雅普諾夫函數的判別及跟蹤誤差收斂性的分析，解決了常規(guī)方法不能有效分析此類變結構系統(tǒng)的問題；同時進一步深入，在智能體之間通訊是單向的情況下（通訊拓撲圖為有向圖），證明了只需要領航者的信息在所處的子連通結構中是全局可達的，就能實現各智能體對領航者的跟蹤。

3、通過數值仿真，驗證了該方法在無向圖及有向圖情況的有效性。
　?、蒲芯康贸隽送ㄓ嵔Y構不穩(wěn)定且領航者信息不完全可知情況的有界跟蹤控制誤差理論上界及其與相關參數關系。根據聯(lián)合連通拓撲圖的拉普拉斯矩陣可分解為分塊對角陣的特點，將非強連通系統(tǒng)等價分解成多個連通的子系統(tǒng)，結合李雅普諾夫方法，研究各子系統(tǒng)結構變化與跟蹤誤差之間的關系，得到了智能體跟蹤誤差估計不等式，該不等式明確了智能體跟蹤誤差上界與通訊拓撲結構、目標加速度、時延等各參數之間的關

4、系；利用跟蹤誤差估計方法研究聯(lián)合連通變結構系統(tǒng)，能得出跟蹤誤差上界，具備較好的應用價值。通過數值仿真，驗證了所提出的方法在存在時延及無時延情況下能實現目標的跟蹤及跟蹤誤差上界的估計。
　?、茄芯慷嘀悄荏w系統(tǒng)中的旋轉目標跟蹤控制問題，得出旋轉跟蹤控制方法及相關條件，并提出了一種基于位置信息的目標速度誤差估計方法，解決存在速度未知情況的旋轉跟蹤控制問題。一是在無時延及存在時延兩種情況下分別提出了基于速度與位置信息的旋轉跟蹤控制方法，并

5、通過分析跟蹤誤差收斂情況證明該方法的有效性。在此基礎上，針對無法對旋轉領航者速度進行測量，存在信息不可知的系統(tǒng)，提出一種基于位置信息的速度誤差估計方法，通過設定一個輸入可知的中間變量，再利用變量與速度誤差的關系，完成誤差的估計及控制協(xié)議的設計。數值仿真證明，所提出的方法能在相應條件下實現對旋轉領航者的跟蹤。
　?、妊芯苛俗兘Y構系統(tǒng)及旋轉跟蹤系統(tǒng)的自適應控制問題，提出變結構系統(tǒng)的自適應控制分析方法，以及基于相互位置的自適應誤差估計方

6、法，獲得了存在多種不確定因素變結構系統(tǒng)的跟蹤控制條件，并得到了旋轉跟蹤控制中無需目標加速度信息的跟蹤方法及條件。一是變結構系統(tǒng)中自適應控制問題的研究,通過系統(tǒng)的通訊拉普拉斯矩陣可分塊的特點，將非強連通系統(tǒng)分解為多個連通子系統(tǒng)，結合變結構的分析方法及自適應控制方法，解決了聯(lián)合連通變結構系統(tǒng)的自適應控制問題。同時，區(qū)別于傳統(tǒng)的基于目標與跟隨者之間的速度或位置誤差的估計方法，采用智能體之間的相對速度、位置信息的估計方法，對未知信息、外部擾動進