高阶非线性不确定多智能体系统鲁棒协同控制

发布时间：2020-08-08 15:31

【摘要】：在军用和民用领域,多智能体协作可以提高任务执行的有效性、降低成本、减少系统冗余,因此被广泛应用到多卫星探测、多机器人救援、多无人机编队等系统中。在实际系统应用中,由于外部干扰、参数摄动等不确定因素,大多数的多智能体系统都具有非线性特质,因此研究非线性多智能体系统的协同问题更具有实际意义。本文在已有线性多智能体系统一致性问题的成果基础上,针对一些典型非线性多智能体系统的协同控制问题进行了研究,主要内容和成果包括以下几个方面:(1)针对带有不匹配干扰条件的二阶多智能体系统,基于干扰观测器方法,分别设计了不连续和连续滑模控制器,不仅抑制了干扰,而且解决了系统的一致性问题。(2)针对满足Lipschitz条件的高阶非线性多智能体系统,对其一致性和合围问题进行研究。利用Luenberger状态观测器,为系统设计了时延控制器,不仅处理了非线性问题,也解决了系统的一致性和合围问题。(3)针对一类满足范数有界条件的高阶非线性多智能体系统,基于鲁棒补偿的思想,设计的鲁棒控制器包含两部分:标称控制器和补偿控制器。标称控制器用来实现系统的输出合围,补偿控制器用来抑制系统的不确定性。数值仿真结果验证了所设计鲁棒控制器的有效性。(4)基于事件驱动机制,为一类高阶非线性多智能体系统设计了一致控制器,所设计的控制器不仅可实现系统一致的目标,同时在减少网络通信,节省网络带宽,降低能耗等方面表现出突出的优势。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;TP13
【图文】：

群体行为,自然界

生物之间的群体合作行为可以表现出更加有效，更加强大的战斗能力和逡逑活动能力，从而帮助生物群体趋利避害、躲避天敌、寻觅食物，使整个种群逡逑在充满竞争的自然环境中得以生存繁衍。这种现象从系统的观点来看具有较逡逑强的自组织性和分散性，对外界影响具有较强的鲁棒性，对群体中单一个体逡逑的失误具有较高的容忍度［６］。这种优势主要体现在以下几个方面：逡逑（１）执行分布式任务。传统的单一复杂系统只能实现集中式的管理控制，逡逑而实际中某些任务具有潜在的分布式特性，因此急需探求新型的控制方式来逡逑解决此类问题。多智能体系统就适用于此类任务，完成单一个体无法完成的逡逑任务，它可以通过简单的自我处理和分布式传感器与其他智能体之间进行信逡逑息共享以协调动作，从而实现分布式任务处理。逡逑（２）提高系统的整体性能。多智能体系统通过多个个体协作，设计合适逡逑的分布式控制策略，在充分发挥每个个体作用的同时，会产生比单一复杂系逡逑统更强大的性能。逡逑（３）成本低，可操作性强。一个单一复杂系统的设计制造及人工成本相逡逑

多智能体系统,动态特性,对象,相互作用

多智能体系统的研究工作主要包括三个方面：智能体的动态特性、智能逡逑体之间的相互作用和协作策略（控制律），这三者之间相互作用和依赖，密不逡逑可分（图１－２）。逡逑－３－逡逑

事件触发,多智能体系统,事件驱动,集中式

此时误差会重置为零。通过选取适当的输入状态稳定的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数可证明逡逑事件触发控制系统是渐近收敛的。一般情况下的基于事件驱动采样控制原理逡逑如图１－３所示。逡逑从上世纪九十年代末开始，网络控制系统受到学者们的广泛关注并得到逡逑快速发展。在网络控制系统中，控制和通信的相互作用使得通信网络的控制逡逑设计和分析更加复杂。在实际物理网络系统中，单位时间内信道传输的信息逡逑受限，数据传输率有限，量化误差、信道噪声、传输时延、丢包等现象不可逡逑避免，这些都严重影响了系统的控制性能，成为系统稳定性的隐患。因此，逡逑在发展和完善多智能体系统协同控制理论时，研究者们把研究重心转移到由逡逑控制和通信相互作用的更为复杂的网络控制系统中。近年来，基于网络的事逡逑件触发控制成为新的研究热点。事件触发控制被提出来以后

【相似文献】