多智能体系统的脉冲控制一致性研究

发布时间：2019-11-30 17:37

【摘要】：近年来,复杂网络作为一个新兴的名词吸引了众多学者的目光。对于众多的复杂系统和复杂对象,如何准确的发现和揭示其内部的运行规律已经成为一项重要的课题。作为人工智能领域的一个典型,多智能体系统的协同控制受到越来越多的学者的关注。多智能体系统的协同控制领域的研究重点主要有:分布式滤波、编队控制、群集效应、蜂拥理论、空间聚集、可控性和一致性问题。其中,一致性问题,或称之为一致性状态,则是一项重要的基础研究。一致性问题的核心目标是如何选择一种合适的控制协议或者机制使得整个网络中的所有节点的状态能够达到一致。作为一种简单高效的控制方法,脉冲控制凭借其鲁棒性强、反应速度快、收敛性能高、方便易操作等优点获得了极大的关注。另一方面由于其在信息传输过程中,避免了脉冲控制器对所控对象的实时信息传递和信息冗余。因此在大型航天器的减震装置、电力系统的调节、卫星轨道转换技术、移动通信中传输信号的切换和保密通信技术中得到了广泛的应用和推广。在由多个节点构成的多智能体网络中,同样也存在脉冲现象。比如万维网中需要进行传输信号的切换的时刻,脉冲现象通常会发生在节点之间的连接过程中。同时,由于学者们在研究多智能体网络的一致性问题时,多采用连续控制机制,这恰好对传感器和网络通信技术提出了更高的要求。因此,将分布式脉冲控制方法引入多智能体系统中是有必要的和可实现的。分布式脉冲控制机制的引入不仅仅可以减少信息传输冗余,降低系统控制成本,同时还可以提高系统的冗余性和对抗外部干扰的鲁棒性。本论文主要对多智能体系统的脉冲控制进行了研究和探讨,具体分为以下几个方面:第一、研究带有时滞的多智能体网络的间歇脉冲控制一致性问题。和以往的脉冲系统相比,本论文中引入的间歇脉冲控制主要是为了解决带有时滞的多智能体系统的一致性问题。在间歇脉冲控制中,脉冲控制器仅仅在脉冲窗口运行,而不是运行在整个系统时间中。基于矩阵LMI理论和Lyapunov Rozumikhin定理,我们给出了模型能够达到一致的条件。第二、研究了在脉冲控制策略下的带有网络拓扑切换的多智能体系统的二阶一致性问题,其中,每个多智能体都是由一个相似的非线性振荡器模拟。由于研究的是系统的二阶一致性问题,因此,对应的速度状态脉冲控制参数和位移状态的脉冲控制参数是不同的。同时,也探讨了网络拓扑切换对二阶一致性问题的影响。以上两点使得此项研究内容也更加切合实际,即具有较好的普适性。第三、研究了在脉冲控制策略下的带有随机扰动和时滞的多智能体系统的一致性问题。通常来说,随机变量?A,?B和w(t),是用来分别表示非线性项随机出现的现象和不确定项随机出现的现象。随机扰动不仅在自然界中随处可见,在人工智能系统中更是不可避免的出现,因此本章所研究的针对带有随机扰动的多智能体系统的脉冲控制协议在实际应用中具有较大的研究价值。此外,本章还综合考虑了两种时滞对多智能体系统的影响。总体上来说,对于多智能体系统,通常存在两种形式的时滞。第一种是内部时滞。内部时滞普遍存在于自然界和工程系统中,例如调控网络等。第二种最常出现的时滞就是传输时滞。传输时滞通常对系统的协同效果起负作用,即使得系统整体趋势进一步恶化。因此,有必要综合考虑两种时滞同时存在时,对于系统的影响。第四,研究了带有系统参数不确定性的多智能体系统的一致性问题。在不确定项参数的干扰下,多智能体系统很难实现完全一致,因此,我们在多智能体系统领域提出了一类条件相对宽泛的一致性问题,即“具有误差的一致”,并做出了相应的数学分析和理论推导。从具体实现来讲,通过分段脉冲控制策略,选择合适的脉冲控制增益和脉冲间隔,使得领导者节点和跟随者节点之间的误差稳定在一个相对较小的控制范围内,完成了既定目标。
【图文】：

多智能体系统的脉冲控制一致性研究

生物网络Fig1.1Biologicalnetwork

社交,协同控制

社交网络Fig1.2Socialnetwork
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TP13

【参考文献】