基于混雜控制的復(fù)雜多智能體網(wǎng)絡(luò)同步一致性研究.pdf

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前科學(xué)與工程領(lǐng)域的新興學(xué)科，受到了國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。其中，同步和一致性是網(wǎng)絡(luò)中兩種典型的動力學(xué)行為，也是許多實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用當(dāng)中重要而又基本的問題。所以，它也是當(dāng)今控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與前沿。簡單的說，同步和一致性問題主要是研究如何基于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)的局部信息交換來設(shè)計網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)算法，使網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)達(dá)到狀態(tài)的趨同。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用穩(wěn)定性理論、代數(shù)圖論和混雜系統(tǒng)理論，系統(tǒng)深入的研究了復(fù)雜動態(tài)網(wǎng)絡(luò)同步及多智能

2、體網(wǎng)絡(luò)一致性的混雜控制問題。全文主要內(nèi)容概括如下：
　　 研究了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的分布式脈沖同步問題。對于網(wǎng)絡(luò)同步問題，前人提出過各種各樣的控制策略，但大多數(shù)需要所有節(jié)點(diǎn)獲得同樣信息作為參考輸入。而對于一個大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，所有節(jié)點(diǎn)很難獲得同樣的信息。為了避免這種情況下的某些應(yīng)用困難，引入了所謂控制拓?fù)涞母拍?，用來描述整個網(wǎng)絡(luò)的控制信息流。通過設(shè)計控制拓?fù)?，來設(shè)計每個節(jié)點(diǎn)的控制器所使用的信息?；诳刂仆?fù)涞母拍?，提出了網(wǎng)絡(luò)同步的分布式

3、脈沖控制策略，并得到了復(fù)雜動態(tài)網(wǎng)絡(luò)指數(shù)同步的充分條件。
　　 在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，時滯是經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象。忽略它的存在來進(jìn)行分析，會產(chǎn)生錯誤的結(jié)論。針對時滯現(xiàn)象基于控制拓?fù)涞母拍?，研究了含?jié)點(diǎn)時滯和多重耦合時滯的復(fù)雜動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分布式脈沖同步。利用脈沖時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論和比較原理，得到了一些網(wǎng)絡(luò)指數(shù)同步的充分條件并給出了指數(shù)收斂率的上界。
　　 針對多智能體網(wǎng)絡(luò)，首先研究了一類一階離散時間多智能體網(wǎng)絡(luò)的分布式一致性問題。在其通訊

4、模式中，每個時刻只有一個智能體隨機(jī)的被選中，并通過量化通信對與其相鄰的節(jié)點(diǎn)廣播它的信息。對于這種通信方式，最基本的問題就是什么樣的分布式的控制算法和什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一起作用，可以使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到一致。本文提出了一類廣播gossip算法，并給出了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的充分必要條件來確保網(wǎng)絡(luò)達(dá)到量化一致。
　　 針對二階多智能體網(wǎng)絡(luò)，研究了采樣通信條件下連續(xù)時間二階多智能體網(wǎng)絡(luò)的分布式一致性問題。為了實(shí)現(xiàn)多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致，提出了兩類脈沖一致

5、性算法。
　　 這兩種算法僅僅需要利用采樣信息并且只在采樣時刻運(yùn)行。根據(jù)脈沖系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論與代數(shù)圖論，得到了一些網(wǎng)絡(luò)一致性的充分必要條件。研究發(fā)現(xiàn)控制增益、采樣周期以及網(wǎng)絡(luò)拉普拉斯矩陣的特征值在網(wǎng)絡(luò)的一致性中都起著關(guān)鍵的作用。針對有領(lǐng)航者的二階智能體網(wǎng)絡(luò)，通過脈沖一致性算法來使其達(dá)到一致。領(lǐng)航者是一類特殊的智能體，它的運(yùn)動獨(dú)立于其他所有的智能體，而且只有部分智能體能夠獲得領(lǐng)航者的信息。通過脈沖系統(tǒng)穩(wěn)定性和非負(fù)矩陣?yán)碚摚謩e給出

6、了固定拓?fù)湎逻_(dá)到一致性的充分必要條件，和切換拓?fù)湎碌某浞謼l件。
　　 考慮了在切換拓?fù)浜头蔷鶆蛑芷诓蓸油ㄓ嵪逻B續(xù)時間二階多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性問題。在系統(tǒng)中我們假設(shè)智能體無法獲得任何關(guān)于速度的信息，它們只能使用相對位置信息。通過非負(fù)矩陣的相關(guān)理論，得到一些確保多智能體網(wǎng)絡(luò)一致性的充分條件。當(dāng)控制增益和非均勻采樣周期滿足某些條件時，如果網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合拓?fù)浜幸粋€有向支撐樹，則多智能體網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到一致。
　　 最后對全文進(jìn)行了歸納