非理想通信条件下多智能体系统的群一致性
发布时间：2021-07-11 11:13
目前,多智能体系统因其广泛的应用前景吸引了多个领域学者们的关注。一致性控制问题作为多智能体系统的核心,更是研究的重点。随着通信技术发展的突飞猛进,传统的一致性问题已无法满足系统的复杂性,群一致性的研究就显得刻不容缓。网络是多智能体系统达到群一致的关键,智能体与其邻居智能体在信息交互的过程中,往往会受到网络环境的影响。但是,实际的网络环境并不理想,有不计其数的制约和不确定因素。因此,非理想通信条件下多智能体系统的群一致性问题必须考虑并解决。本文引入了几种非理想的通信条件（如切换网络、网络攻击、输入饱和）,并利用合适的控制策略,实现了以多智能体系统为主体的群一致性问题。主要工作如下:（1）针对于二阶多智能体系统的群一致性问题,提出了基于牵引控制方法的群一致性协议。考虑到网络模型具有切换拓扑结构,在模型中引入相应的虚拟领导者。对于网络中的每一个智能体,其一致性协议依赖于智能体邻居的状态及速度信息,并受到虚拟领导者的牵引控制,进一步地,来自虚拟领导者的牵引控制可以随时间发生变换。利用李亚普诺夫稳定性对系统进行群一致性分析,得到了切换拓扑下二阶多智能体系统达到群一致性的充分条件。（2）针对于无领...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界
江南大学硕士学位论文14图2.3切换拓扑图3G选取(0)0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.1Tx=、(0)0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2Tv=为跟随者的初始位置和初始速度，(0)1.3,1.5Tx=、(0)1.4,1.6Tv=为虚拟领导者的初始位置和初始速度，领导者1l的加速度为1s=sint，2l的加速度为2ets=。以图2.1为例，图1G对应的拉普拉斯矩阵11331113300001100001010000110000011000101L=，1l牵引1G中的节点1和2，2l牵引2G中的节点4，因此1B=diag1,1,0,1,0,0。经计算，1L的特征根为0，0，0.8901，1，1.55500.8384i，故L1满足假设2.3，因此H1是正稳定的。令=1，根据（2.7）式可知0.2413，选择=1.5，根据引理2.2，Φ1是赫尔维茨稳定的，为了实现二阶多智能体系统的群一致性，利用算法2.1的步骤（2），得到=0.1596。在图2.2中，节点5和6的通信链路断开，11332113300001100001010000110000000000101L=，21B=B，领导者的牵引节点没有变化，2H的特征根为0，1，1，1，1.6777，2.3333，故不是正稳定的，据引理2.2可得Φ不是赫尔维茨稳定的。当网络拓扑如图2.3所示时，2l到节点4的通信链路中断，领导者不再牵引节点4，即3B=diag1,1,0,0,0,0，经计算3H的特征根为0，1，1，1.50000.7993i，2，H3不是正稳定的，因此Φ3也不是赫尔维茨稳定，据算法2.1的步骤（3）可得=3.2331。
第二章二阶多智能体系统在切换拓扑下的群一致性15（a）选取控制参数=1，=1.5，通过算法2.1求出定理2.1所需的参数=0.1596，=3.2331，切换的时间区间比值为(2)(2)120.26kkkktttst+，为了便于计算，令其值为20.5s。利用一致性协议（2.3），仿真得到智能体的位置演化曲线、速度演化曲线以及误差演化曲线，分别如图2.4~2.6所示。从图2.4、2.5中可以看出：随着时间的推移，6个跟随者的位置、速度最终趋于两组，显示群一致。图2.6给出了误差()(),()TTTet=tt的演化图，其中()Tt代表系统的位置误差，T(t)为速度误差。可以看出第一群1G中的T()it及T()it（i=1,2,3）迅速趋于0，第二群2G中的T()it及T()it（i=4,5,6）也趋向于0。误差满足lim()0tet→+=，表明基于时变牵引控制策略，二阶多智能体系统在切换拓扑结构下实现了群一致性。图2.4智能体的位置状态图图2.5智能体的速度状态图
【参考文献】：
期刊论文
[1]符号网络下多智能体系统二分一致性的牵制控制问题[J]. 邵海滨,潘鹿鹿,席裕庚,李德伟,甘中学,许裕栗. 控制与决策. 2019(08)
[2]时延异构多自主体系统的群一致性分析[J]. 李向军,刘成林,刘飞. 计算机应用. 2016(05)
[3]多智能体系统技术概论[J]. 朱建伟,陈健. 机电设备. 2004(03)
硕士论文
[1]多智能体网络一致性若干控制方法研究[D]. 赵丹.江南大学 2018
[2]有向图中网络Euler-Lagrange系统的群一致性[D]. 曹然.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3277993
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自然界
江南大学硕士学位论文14图2.3切换拓扑图3G选取(0)0.1,0.3,0.5,0.7,0.9,1.1Tx=、(0)0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2Tv=为跟随者的初始位置和初始速度，(0)1.3,1.5Tx=、(0)1.4,1.6Tv=为虚拟领导者的初始位置和初始速度，领导者1l的加速度为1s=sint，2l的加速度为2ets=。以图2.1为例，图1G对应的拉普拉斯矩阵11331113300001100001010000110000011000101L=，1l牵引1G中的节点1和2，2l牵引2G中的节点4，因此1B=diag1,1,0,1,0,0。经计算，1L的特征根为0，0，0.8901，1，1.55500.8384i，故L1满足假设2.3，因此H1是正稳定的。令=1，根据（2.7）式可知0.2413，选择=1.5，根据引理2.2，Φ1是赫尔维茨稳定的，为了实现二阶多智能体系统的群一致性，利用算法2.1的步骤（2），得到=0.1596。在图2.2中，节点5和6的通信链路断开，11332113300001100001010000110000000000101L=，21B=B，领导者的牵引节点没有变化，2H的特征根为0，1，1，1，1.6777，2.3333，故不是正稳定的，据引理2.2可得Φ不是赫尔维茨稳定的。当网络拓扑如图2.3所示时，2l到节点4的通信链路中断，领导者不再牵引节点4，即3B=diag1,1,0,0,0,0，经计算3H的特征根为0，1，1，1.50000.7993i，2，H3不是正稳定的，因此Φ3也不是赫尔维茨稳定，据算法2.1的步骤（3）可得=3.2331。
第二章二阶多智能体系统在切换拓扑下的群一致性15（a）选取控制参数=1，=1.5，通过算法2.1求出定理2.1所需的参数=0.1596，=3.2331，切换的时间区间比值为(2)(2)120.26kkkktttst+，为了便于计算，令其值为20.5s。利用一致性协议（2.3），仿真得到智能体的位置演化曲线、速度演化曲线以及误差演化曲线，分别如图2.4~2.6所示。从图2.4、2.5中可以看出：随着时间的推移，6个跟随者的位置、速度最终趋于两组，显示群一致。图2.6给出了误差()(),()TTTet=tt的演化图，其中()Tt代表系统的位置误差，T(t)为速度误差。可以看出第一群1G中的T()it及T()it（i=1,2,3）迅速趋于0，第二群2G中的T()it及T()it（i=4,5,6）也趋向于0。误差满足lim()0tet→+=，表明基于时变牵引控制策略，二阶多智能体系统在切换拓扑结构下实现了群一致性。图2.4智能体的位置状态图图2.5智能体的速度状态图
【参考文献】：
期刊论文
[1]符号网络下多智能体系统二分一致性的牵制控制问题[J]. 邵海滨,潘鹿鹿,席裕庚,李德伟,甘中学,许裕栗. 控制与决策. 2019(08)
[2]时延异构多自主体系统的群一致性分析[J]. 李向军,刘成林,刘飞. 计算机应用. 2016(05)
[3]多智能体系统技术概论[J]. 朱建伟,陈健. 机电设备. 2004(03)
硕士论文
[1]多智能体网络一致性若干控制方法研究[D]. 赵丹.江南大学 2018
[2]有向图中网络Euler-Lagrange系统的群一致性[D]. 曹然.哈尔滨工业大学 2018
本文编号：3277993
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