復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的一致性與耗散性研究.pdf

1、過去十來年中,網(wǎng)絡(luò)的分布式計(jì)算主要依靠復(fù)雜且昂貴的處理器建立少量但功能強(qiáng)大的工作站來執(zhí)行任務(wù)，近幾年，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高,復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)迅速發(fā)展,基于復(fù)雜系統(tǒng)的多智能體網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)良性質(zhì)及其廣泛的應(yīng)用前景日益凸顯出來。運(yùn)用簡單價(jià)廉的智能體之間的協(xié)調(diào)配合就能完成相同的任務(wù),不僅可以節(jié)省成本，而且還提高了整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性和靈活性。由于智能體在運(yùn)行過程中存在能量損耗，因此,復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的一致性和耗散性引起了很多專家學(xué)者的濃厚興趣,在世界范圍內(nèi)

2、掀起一股研究復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的熱潮。
　　 本文以多智能體網(wǎng)絡(luò)為實(shí)際背景,結(jié)合控制理論,代數(shù)圖論以及矩陣論,圍繞通訊網(wǎng)絡(luò)存在的一些問題,如:時(shí)滯,噪聲,外部干擾等因素，重點(diǎn)研究了基于奇異系統(tǒng)，脈沖系統(tǒng)，以及隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一致性問題以及耗散性問題。
　　 由于網(wǎng)絡(luò)中的智能體不僅接受鄰居智能體的信息流而且還受到環(huán)境的約束，因此一般情況下多智能體網(wǎng)絡(luò)可描述為奇異系統(tǒng)。本文在環(huán)境約束下研究了基于奇異系統(tǒng)的多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性問題，研

3、究了在有或無時(shí)滯時(shí)多智能體網(wǎng)絡(luò)取得一致性的條件,并研究了在取得一致性的前提下,多智能體網(wǎng)絡(luò)可以承受的最大時(shí)滯,以及收斂到一致性的最差速度,最后研究了固定拓?fù)浜颓袚Q拓?fù)湎露嘀悄荏w網(wǎng)絡(luò)存在外部干擾和模型不確定性時(shí)的魯棒一致性控制問題。本文研究結(jié)果表明,環(huán)境約束對多智能體網(wǎng)絡(luò)取得一致性行為及其性能都有影響,多智能體網(wǎng)絡(luò)可以承受的最大時(shí)滯以及收斂到一致性的速度不僅與多智能體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即網(wǎng)絡(luò)圖的拉普拉斯矩陣的特征值有關(guān),而且與環(huán)境的約束條件有

4、關(guān)。
　　 目前研究一致性的算法基本上都是由連續(xù)時(shí)間模型或離散時(shí)間模型構(gòu)成的,但是這些模型不能包含現(xiàn)實(shí)中一些有用的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)實(shí)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)可能形成更加復(fù)雜的系統(tǒng)，例如切換系統(tǒng),或更一般的混雜系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化過程中，智能體可能受到瞬間的干擾或在某些時(shí)刻經(jīng)歷突變，也就是說網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)脈沖效應(yīng),這些現(xiàn)象在飛行物運(yùn)動網(wǎng)絡(luò),生物網(wǎng)絡(luò)中廣泛存在。在脈沖過程中,智能體可以從與鄰居的瞬間接觸中獲取信息,為了充分利用所獲得的信息,本文提出了多智能

5、體網(wǎng)絡(luò)的脈沖一致性算法，研究了在固定拓?fù)浜颓袚Q拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下多智能體網(wǎng)絡(luò)取得一致性的條件，一致性的收斂速度，以及抗干擾的能力，并在有時(shí)滯的多智能體網(wǎng)絡(luò)中考慮了相應(yīng)問題。本文研究結(jié)果表明，考慮脈沖信息的一致性算法比通常的基于連續(xù)時(shí)間模型和離散時(shí)間模型的一致性算法更能提高多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性收斂速度,而且還可以提高多智能體網(wǎng)絡(luò)承受的最大時(shí)滯。
　　 在多智能體網(wǎng)絡(luò)中,智能體之間的信息通道不可避免地存在噪聲,因此,智能體接受到的信息有時(shí)是

6、被噪聲“污染”的信息。很多專家研究了關(guān)于含有通訊噪聲的一致性問題。由于多智能體網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常收到外界的干擾,智能體之間的通訊鏈接關(guān)系可能隨機(jī)斷裂或重新建立。因此，很多學(xué)者研究具有隨機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性問題?，F(xiàn)實(shí)中的多智能體網(wǎng)絡(luò)同時(shí)受到“污染”信息和隨機(jī)拓?fù)鋬煞N因素的影響,因此,本文在隨機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下研究了帶有通訊噪聲的一致性問題,并得到多智能體網(wǎng)絡(luò)達(dá)到均方一致性和幾乎必然一致性的條件。本文研究結(jié)果表明,在一致性算法中引入適當(dāng)?shù)乃p的

7、增益因子后,多智能體網(wǎng)絡(luò)即使在負(fù)的連接權(quán)重下依然可以取得一致性行為。
　　 在現(xiàn)實(shí)生活中,由生物群體構(gòu)成的系統(tǒng)都是耗散系統(tǒng)。復(fù)雜系統(tǒng)的耗散性對于智能體網(wǎng)絡(luò)研究來說是個(gè)新問題。本文研究了關(guān)于時(shí)滯隨機(jī)系統(tǒng)的耗散性,指數(shù)耗散性和鎮(zhèn)定問題,取得了關(guān)于指數(shù)耗散性的一些條件,也討論了隨機(jī)時(shí)滯系統(tǒng)的無源性和非擴(kuò)張性質(zhì),并且對所研究的時(shí)滯隨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了切換控制器,運(yùn)用李雅普諾夫方法導(dǎo)出其指數(shù)鎮(zhèn)定的條件。
　　 最后對全文進(jìn)行了總結(jié),并對