多智能体系统分布式趋同控制若干问题研究

发布时间：2020-04-17 21:54

【摘要】：在过去的十多年间,多智能体系统的协同控制问题引起了广大研究人员的关注,在许多不同的学科领域中,如生物、物理、机器人学及计算机科学,有着十分广泛的应用。多智能体系统是由多个具有自主能力的智能体组成,关于多智能系统协同控制问题的一个重要和基本的研究内容就是设计分布式控制器,使得所有智能体的状态或输出趋于一个共同的值。多智能体系统的协同控制问题包括三类：一是无领导智能体的趋同控制问题；二是有一个领导智能体的分布式跟踪控制问题；三是有多个领导智能体的包含控制问题。本论文主要研究非线性多智能体系统的分布式趋同、跟踪和包含控制问题。主要研究内容包括以下儿个方面。首先,研究了一类非线性多智能体系统的趋同控制问题。每个智能体方程的非线性项满足Lipschitz连续条件,且每个智能体受到属于L2[0，∞)函数空间的外部扰动。通过定义一个合适的控制输出,多智能体系统的趋同控制问题转化为一个H∞控制问题。基于此,我们设计了一个分布式动态输出反馈控制算法以解决多智能体系统的趋同控制问题。另外,我们还研究了非线性项满足扇区条件的非线性多智能体系统的趋同控制问题,并且给出一个分布式动态输出反馈算法用来解决多智能体系统的趋同控制问题。由于线性矩阵不等式解集具有凸集的性质,只须求解三个线性矩阵不等式即可得到动态控制器的参数。其次,我们研究了一类异构非线性多智能体系统的协同输出调节问题和包含控制问题。每个跟随智能体的方程都是输出反馈型的,并且关于其输出的相对阶都一样。对于多智能体系统的协同输出调节问题,我们设计了一个动态控制器使得所有跟随智能体的输出都可以跟踪上一个指定的轨迹,而这个轨迹就是领导智能体的输出。对于多智能体系统的包含控制问题，，控制目标是设计分布式控制器使得所有跟随智能体的输出进入由领导智能体输出张成的凸包中。为此,我们将多智能体系统的包含控制问题转化为一个多智能体系统的协同输出调节问题。递归设计和内模原理被用来设计分布式控制器。最后,讨论了线性多智能体系统和非线性多智能体系统的有限时间跟踪控制问题。对于线性多智能体系统,我们先研究了单个智能体的有限时间跟踪控制问题,然后针对单输入线性多智能体系统给出了一个分布式有限时间跟踪控制算法。证明了跟踪误差在任何有限的时间区间内都不会趋于无穷,并且整个多智能体系统的状态将在有限时间内跟踪上领导智能体的状态。对于多输入线性多智能体系统,我们给出了相似的结论。对于通信拓扑图为有向图的非线性多智能体系统,其中每个智能体的方程都是严格反馈形式的,根据齐次系统理论,我们给出了高阶线性多智能体系统的有限时间跟踪控制算法。然后,我们给出了严格反馈形式的非线性多智能体系统的有限时间跟踪控制算法。当智能体的状态不可测时,我们构造了有限时间观测器来估计每个智能体的真实状态,然后用观测器的状态来构造非线性多智能体系统的有限时间跟踪控制算法。
【图文】：

图４．１跟庿巧能化与领诗转能体的输山逦、逡逑

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【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TP13

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本文编号：2631345