广义多智能体系统的一致性问题研究

发布时间：2017-04-14 21:20

  本文关键词：广义多智能体系统的一致性问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：广义系统理论自提出以来,展现出了较强的应用背景,并逐渐发展成为当今重要的控制理论分支之一。广义系统作为微分代数方程的一种形式,能够更好地保持系统的物理特性,特别是在一些耦合系统中,某些物理量之间确实存在由代数方程刻画的约束,同时有不少实际系统只能用广义系统描述而不能用正常系统描述。本课题以广义系统构成的网络化多智能体系统为研究对象,基于代数、图论、广义系统理论及网络化预测控制方法,深入研究了广义多智能体系统的一致性问题,将多智能体系统一致性问题的相关结论推广到广义多智能体系统。第一,针对一类同构广义多智能体系统,提出并设计了状态反馈形式的一致性协议,得到了协议可解广义多智能体系统一致性问题的充要条件。另外,由于在实际工程中系统的状态不易直接测量或者测量设备在经济或使用方面存在局限,通常系统的状态难以直接获得,从而使得系统不能直接实现状态反馈。因此在智能体状态不可测量但输出可以测量的情形下,提出并设计了静态输出反馈形式的一致性协议,得到了协议可解广义多智能体系统一致性问题的充要条件。并且针对静态输出反馈不能完全实现状态反馈功能的限制,提出并设计了动态补偿器(动态输出反馈)形式的一致性协议,增加了设计的自由度。同时,得到了协议可解广义多智能体系统一致性问题的充要条件,基于广义Ricatti方程的解,给出了一致性协议的具体设计步骤。第二,由于受到外界环境或特定任务分工等因素的影响,发生耦合的智能体的特性或动力学模型可能是不相同的,称这类系统为异构多智能体系统。针对一类异构广义多智能体系统,在各个智能体状态具有相同维数的情形下,提出并设计了状态反馈形式的一致性协议,得到了协议可解异构广义多智能体系统一致性问题的充要条件。另外,针对智能体状态不可测量但输出可以测量,以及各个智能体状态可能具有不相同维数的情形,提出并设计了静态输出反馈形式的一致性协议,并得到了协议可解异构广义多智能体系统输出一致性问题的充要条件,这些条件不但与智能体之间的通讯拓扑结构有关,而且还与每个智能体的结构特性相关。第三,智能体之间通过有线或无线网络进行信息交换时,由于网络带宽和传输速度有限,不可避免地会出现网络诱导通信时滞。然而,通信时滞通常会不同程度影响网络化多智能体的性能,甚至导致系统不稳定。首先针对无通信时滞的网络化广义多智能体系统,提出并设计了静态输出反馈形式的一致性协议,得到了协议可解广义多智能体系统一致性问题的充要条件。另外,针对含有通信时滞的网络化广义多智能体系统,基于网络化预测控制方法,主动对通信时滞进行补偿,分别提出并设计了静态输出反馈和动态补偿器形式的一致性协议,分别得到了这两种协议可解网络化广义多智能体系统一致性问题的充要条件,并基于Ricatti方程的解,给出了协议的具体设计步骤。通过仿真算例验证了本文所得理论结果的有效性与可行性。
【关键词】：广义多智能体系统 网络化控制系统 一致性分析 预测控制 通信时滞
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP18;TP13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-30
• 1.1 课题研究背景及意义14-22
• 1.1.1 多智能体系统15-16
• 1.1.2 广义系统16-20
• 1.1.3 广义多智能体系统20-22
• 1.2 一致性问题研究现状22-28
• 1.2.1 一致性问题描述23-24
• 1.2.2 随机一致性24-25
• 1.2.3 时滞系统的一致性25-27
• 1.2.4 有限时间一致性27-28
• 1.3 本文主要研究内容28-30
• 第2章 一致性控制理论基础30-41
• 2.1 连续广义系统30-36
• 2.2 离散广义系统36-38
• 2.3 矩阵广义逆和图论38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第3章 同构广义多智能体系统的一致性控制41-77
• 3.1 引言41-42
• 3.2 基于状态反馈的一致性42-57
• 3.2.1 问题描述42-43
• 3.2.2 一致性分析43-47
• 3.2.3 仿真算例47-57
• 3.3 基于静态输出反馈的一致性57-65
• 3.3.1 问题描述57-58
• 3.3.2 一致性分析58-62
• 3.3.3 仿真算例62-65
• 3.4 基于动态补偿器的一致性65-76
• 3.4.1 问题描述65-67
• 3.4.2 一致性分析67-72
• 3.4.3 仿真算例72-76
• 3.5 本章小结76-77
• 第4章 异构广义多智能体系统的一致性控制77-95
• 4.1 引言77-78
• 4.2 基于状态反馈的一致性78-86
• 4.2.1 问题描述78-79
• 4.2.2 一致性分析79-83
• 4.2.3 仿真算例83-86
• 4.3 基于静态输出反馈的输出一致性86-94
• 4.3.1 问题描述86-87
• 4.3.2 输出一致性分析87-90
• 4.3.3 仿真算例90-94
• 4.4 本章小结94-95
• 第5章 网络化广义多智能体系统的一致性控制95-136
• 5.1 引言95-96
• 5.2 无通信时滞情形96-100
• 5.2.1 问题描述96-97
• 5.2.2 一致性分析97-99
• 5.2.3 仿真算例99-100
• 5.3 定常通信时滞情形100-120
• 5.3.1 问题描述104-105
• 5.3.2 基于预测控制方法的一致性协议设计105-108
• 5.3.3 一致性分析108-114
• 5.3.4 仿真算例114-120
• 5.4 基于动态补偿器的一致性120-134
• 5.4.1 问题描述120-121
• 5.4.2 动态补偿器形式的一致性协议设计121-124
• 5.4.3 一致性分析124-129
• 5.4.4 仿真算例129-134
• 5.5 本章小结134-136
• 结论136-139
• 参考文献139-149
• 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果149-151
• 致谢151-152
• 个人简历152

  本文关键词：广义多智能体系统的一致性问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：306904