多智能体系统的最优一致性问题研究

发布时间：2017-08-17 21:33

  本文关键词：多智能体系统的最优一致性问题研究

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【摘要】：随着无线通信技术、现代控制理论技术、物联网技术等的飞速发展,多智能体系统的网络化控制问题已经成为分布式控制领域内的研究热点。目前,关于多智能体系统的一致性问题已经有相当丰富的结果,但鲜有学者研究多智能体系统的最优一致性问题。在工程实际中,多智能体系统的控制输入总是有界的,并且总是希望以最小的代价来完成某一目标;因此多智能体系统的最优一致性问题的研究显得尤为重要。多智能体系统的最优一致性问题是指给定系统的成本函数,在成本函数给定的条件下,寻找最优的控制输入或者是在控制输入已知的情况下通过调整系统拓扑的边的权重值,使得多智能体系统以最优的性能实现一致性。本文针对线性多智能系统的最优一致性问题展开研究,主要从以下几个方面讨论了多智能体系统的最优一致性问题:1.研究了一类异构线性多智能体系统的最优输出跟踪问题。利用非零给定点调节器理论,通过引入合适的性能指标函数,得到了使所有智能体输出变量收敛到期望值的充分必要条件;并指出当个体输出矩阵为单位阵时,最优输出跟踪问题即转化为最优状态跟踪问题;在此基础上,将所得结果推广到了个体状态变量传输具有时滞的情形,得到了问题可解的充要条件,给出了时滞上界。利用所得结果,可以确定满足性能指标要求的信息交换拓扑和基于个体的控制器,从而为实现最优输出/状态跟踪的异构多智能体系统的设计提供了工具。2.用状态空间分解方法,研究了一阶多智能体系统的最优平均一致性问题。通过引入全局量化因子和基于个体的局部量化因子两个控制输入参数,给出了双向连通图可解平均一致性问题的拓扑条件;在此基础上,针对连续时间和离散时间两种情形,分别提出了依赖于全局量化因子的性能指标函数,并给出了系统可解平均一致性问题并使性能指标函数取极小值的充分性条件。3.用逆优化和线性矩阵不等式的方法研究了二阶多智能体系统的领导者-跟随者最优一致性问题,在跟随者之间的信息交换拓扑图为无向连通且至少有一个跟随者能接收到领导者信息的条件下给出了系统实现最优一致性的矩阵不等式条件。
【关键词】：多智能体 一致性 优化 时滞
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TP13
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-12
• 1.2 国内外研究现状12-18
• 1.2.1 基于整体性能的最优一致性问题14-17
• 1.2.2 基于个体性能的最优一致性问题17-18
• 1.3 预备知识18-22
• 1.3.1 图论18-19
• 1.3.2 矩阵理论19-20
• 1.3.3 最优控制理论20-22
• 1.4 本文主要研究内容及结构安排22-23
• 2 一类异构线性多智能体系统最优输出跟踪的分析与控制23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 系统模型23-24
• 2.3 主要结果24-30
• 2.3.1 静态最优跟踪问题24-27
• 2.3.2 动态输出跟踪问题27-28
• 2.3.3 含时滞的最优输出跟踪问题28-30
• 2.4 仿真30-34
• 2.5 本章小结34-36
• 3 基于状态空间分解的最优平均一致性问题研究36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 系统模型36-40
• 3.3 主要结果40-46
• 3.3.1 连续时间情形40-44
• 3.3.2 离散时间情形44-46
• 3.4 仿真46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 基于LQR的二阶多智能体系统的最优一致性49-58
• 4.1 引言49
• 4.2 系统模型49-51
• 4.3 主要结果51-56
• 4.4 仿真56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 结论58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间的研究成果65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 孙一杰;张国良;张胜修;曾静;;一类异构多个体系统的广义平均一致性分析[J];控制工程;2015年04期

2 马婧瑛;郑元世;王龙;;多智能体系统的性能优化[J];系统科学与数学;2015年03期

3 孙景亮;刘春生;史浩明;;基于动态势场法的最优一致性避障算法研究[J];飞行力学;2015年04期

4 洪奕光;张艳琼;;分布式优化:算法设计和收敛性分析[J];控制理论与应用;2014年07期

5 闵海波;刘源;王仕成;孙富春;;多个体协调控制问题综述[J];自动化学报;2012年10期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张方方;多智能体系统分布式优化控制[D];山东大学;2015年

2 杨文;多智能体系统一致性问题研究[D];上海交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张平辉;带有分布式时滞多智能体系统的平均一致性[D];江西师范大学;2014年

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本文编号：691240