网络环境下多智能体系统一致性研究

发布时间：2018-05-29 05:13

  本文选题：多智能体系统 + 一致性　； 参考：《上海大学》2016年博士论文

【摘要】：多智能体系统是一类典型的复杂动态系统,其包含大量具有自治或半自治能力的子系统(智能体),各子系统通过网络互连进行信息交互并通过局部协作和相互作用以完成任务。在多智能体系统的分布式协同控制中,一致性问题是主要研究热点之一,已引起学术界和工业界的极大兴趣。多智能体系统的一致性问题是指在没有集中协调控制与全局通信情况下,每个智能体通过分布式协同协议进行局部信息交互,使得所有智能体的某一状态最终趋于一致。针对一致性问题的研究不仅有助于深刻理解复杂系统的内在规律,还能为多机器人系统、复杂传感网络和多飞行器编队等领域的新技术开发和应用提供重要的理论支撑。多智能体系统中智能体之间往往通过通信网络进行信息交互,然而由于网络带宽、速度限制等因素,使得智能体间进行局部信息交互时产生通信时延和数据丢包等通信约束;同时智能体本身进行大量数据运算也会产生内部时延(Self-delay)。因此本文考虑通信网络带来的不确定通信约束、网络带宽有限和内部时延等因素,深入研究网络环境下多智能体系统一致性问题,主要研究工作和创新点概括如下:(1)针对网络环境下多种性质的确定时延对多智能体系统一致性的影响,首先研究了有向网络下带有确定通信时延的平均一致性问题,考虑系统带有固定和切换两种拓扑结构,采用解析形式给出了系统实现平均一致性时最大允许通信时延与有向图网络结构之间的定量关系。然后,进一步考虑每个智能体本身的内部时延,研究了无向网络下带有两种不同确定时延的加权一致性问题,针对系统带有固定拓扑结构,给出了系统达到加权一致性时两种不同时延最大允许上限值之间的约束关系。(2)针对网络环境下多种性质的时变时延对多智能体系统一致性的影响,首先研究了有向网络下带有时变通信时延的平均一致性问题,考虑系统带有固定和切换两种拓扑结构,建立了考虑时变通信时延的降维系统模型,基于Lyapunov稳定性理论,并采用新的相互凸方法,给出了系统达到平均一致性的充分条件,得到了最大允许时变通信时延上限与系统一致性之间的关系。然后,进一步考虑每个智能体本身的时变内部时延,研究了无向网络下带有两种不同时变时延的加权一致性问题,针对系统带有固定拓扑结构,基于自由权阵方法,给出了不同时变时延的最大允许上限值与系统一致性之间的约束规律。(3)针对网络环境下时变通信时延和受限带宽资源对多智能体系统一致性的影响,研究了有向/无向网络下集中式事件触发平均一致性问题。首先提出了统一时变通信时延和集中式事件触发机制的平均一致性协议,减少了智能体之间交互信息的数量,从而减轻了通信负担。然后建立了融合集中式事件触发参数和时变通信时延的混杂系统模型,给出了系统达到平均一致性时所允许的最大时变时延上限以及事件触发参数之间的关系。(4)针对网络环境下多种通信约束和受限带宽资源对多智能体系统一致性的影响,研究了无向网络下分布式事件触发平均一致性问题。首先提出了带有通信时延和分布式事件触发机制的平均一致性协议,进一步降低了集中式事件触发所需的全局信息和通信负担。然后建立了融合通信时延、数据丢包和分布式事件触发参数的降维综合系统模型,得到了各个智能体达到平均一致性时所允许的最大通信时延和最大连续丢包数,给出了触发参数、通信约束和系统稳定性之间的关系。
[Abstract]:Multi - agent system is a kind of typical complex dynamic system , which contains a lot of subsystems ( intelligent bodies ) with autonomous or semi - autonomous ability . ( 3 ) Based on the influence of time - varying communication time delay and limited bandwidth resource on the consistency of multi - agent system , the paper studies the average consistency protocol of unified time - varying communication delay and centralized event triggering mechanism .
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18

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本文编号：1949629