多智能体系统的有限时间一致性跟踪

发布时间：2017-08-08 21:16

  本文关键词：多智能体系统的有限时间一致性跟踪

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【摘要】：随着计算机、通信网络和嵌入式等技术的不断发展,多智能体系统的分布式控制已经引起广泛的注意,并广泛应用于控制领域,包括一致性、编队控制、群集、传感器网络以及协同监视等。其中,一致性问题是多智能体系统协同控制中的基础研究方向之一,并且长期占有重要的地位。考虑到实际系统中对抑制扰动的需求,本文设计了几种不同的有限时间一致性跟踪协议,解决了在扰动影响下多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题。主要的研究工作包括以下几个方面：首先,介绍了单个非线性系统的齐次有限时间稳定理论,通过对单个非线性系统的分析,将齐次有限时间稳定理论运用到多智能体系统中。针对带有匹配扰动的二阶多智能体系统,结合齐次有限时间稳定理论和积分滑模算法设计了一致性协议。在绝对状态反馈条件下,设计了基于积分滑模的不连续协议和连续的super-twisting(超扭曲)协议,解决了多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题。其次,针对带有高阶动态的多智能体系统,设计了基于齐次有限时间稳定理论的一致性协议,并且运用Hurwitz多项式理论确定了高阶动态系统的控制系数。为了避免使用全局信息,设计了分布式的观测器,用来观测leader的输入信息,并分析了系统在基于分布式观测器的一致性协议作用下的有限时间稳定性。当多智能体系统受匹配扰动影响时,在名义协议框架下,设计了基于积分滑模的一致性协议,解决了匹配扰动下高阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题。然后,在相对状态反馈条件下,设计了基于相对状态反馈的积分滑模,结合齐次有限时间稳定理论设计了一致性协议,解决了带有动态leader的多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题。当仅有相对输出反馈时,设计了基于相对输出反馈的状态观测器,结合积分滑模算法和齐次有限时间稳定理论设计了基于分布式观测器的一致性协议,解决了只有相对输出反馈条件下的高阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题。最后,针对带有不匹配扰动的多智能体系统,设计了有限时间精确微分器,用来观测不匹配扰动及其各阶微分,通过状态转换将扰动及其各阶微分的观测值与状态组成新的变量用于反馈控制,结合齐次有限时间稳定理论设计了一致性协议,解决了带有不匹配扰动多智能体系统的有限时间输出一致性跟踪问题。
【关键词】：多智能体系统 齐次有限时间一致性 扰动 积分滑模 有限时间精确微分器
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP18
【目录】：

• 创新点摘要5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 绪论13-25
• 1.1 引言13
• 1.2 有限时间稳定与镇定13-15
• 1.3 多智能体系统稳定性15-22
• 1.3.1 渐近一致性16-17
• 1.3.2 有限时间一致性17-22
• 1.4 目前存在的问题22
• 1.5 本文的主要工作22-25
• 第2章 有限时间控制25-34
• 2.1 齐次有限时间稳定与镇定25-27
• 2.1.1 有限时间稳定25-26
• 2.1.2 有限时间镇定26-27
• 2.2 高阶滑模控制27-28
• 2.2.1 二阶滑模控制27
• 2.2.2 高阶滑模微分器27-28
• 2.3 有限时间积分滑模控制28-30
• 2.3.1 不连续控制28-29
• 2.3.2 连续super-twisting控制29-30
• 2.4 仿真例子30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪34-45
• 3.1 引言34
• 3.2 图论34-35
• 3.3 齐次有限时间协议35-44
• 3.3.1 问题描述35
• 3.3.2 协议设计35-39
• 3.3.3 仿真验证39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 匹配扰动下二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪45-59
• 4.1 引言45
• 4.2 基于积分滑模的有限时间协议45-57
• 4.2.1 问题描述45-46
• 4.2.2 不连续协议设计46-48
• 4.2.3 连续super-twisting协议设计48-51
• 4.2.4 仿真验证51-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第5章 匹配扰动下高阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪59-84
• 5.1 引言59
• 5.2 齐次有限时间协议59-72
• 5.2.1 问题描述59-60
• 5.2.2 协议设计60-67
• 5.2.3 仿真验证67-72
• 5.3 基于积分滑模的有限时间协议72-83
• 5.3.1 问题描述72
• 5.3.2 协议设计72-74
• 5.3.3 仿真验证74-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第6章 基于相对信息反馈多智能体系统的有限时间一致性跟踪84-104
• 6.1 引言84
• 6.2 基于相对信息反馈的有限时间协议84-103
• 6.2.1 问题描述84-85
• 6.2.2 基于相对状态反馈的协议设计85-91
• 6.2.3 基于相对输出反馈的协议设计91-95
• 6.2.4 仿真验证95-103
• 6.3 本章小结103-104
• 第7章 不匹配扰动下多智能体系统的有限时间一致性跟踪104-113
• 7.1 引言104
• 7.2 基于观测器的有限时间协议104-112
• 7.2.1 问题描述104-106
• 7.2.2 协议设计106-109
• 7.2.3 仿真验证109-112
• 7.3 本章小结112-113
• 第8章 总结与展望113-115
• 8.1 工作总结113-114
• 8.2 研究展望114-115
• 参考文献115-126
• 攻读学位期间公开发表论文126-127
• 致谢127-128
• 作者简介128

【参考文献】

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1 杨文;多智能体系统一致性问题研究[D];上海交通大学;2009年

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本文编号：642085