异构网络与符号网络下的多智能体系统包含控制研究

来源 :华东交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cugll2008
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随着现代科技的不断发展,人们面临的问题越来越复杂化,这也促使计算机技术、通信技术等各学科不断交叉结合。在实际应用中,多智能体系统因其简易的可操控性以及优越的任务完成能力,受到学者们的广泛关注,多智能体系统协同控制应运而生。多智能体系统的包含控制作为多智能体系统协同控制研究的一个重要分支,在地面勘探,物流运输以及军事领域都有着广泛的应用前景。在此背景下,基于图理论、矩阵分析理论、代数知识以及线性系统的稳定性判断方法等知识,结合相应的智能体控制算法,研究了不同通信网络下的多智能体系统的包含控制。在实现多智能体系统包含控制的过程中,系统的通信网络可能会受到某些因素干扰变得不稳定,使得系统的稳定性也随之受到影响。本文对切换异构网络下的二阶系统的包含控制问题进行了研究,其中位置对应的拓扑是无向的,速度对应的拓扑是有向的。考虑了速度拓扑固定,位置拓扑随时间切换和位置拓扑固定,速度拓扑随时间切换这两种拓扑切换情形。分别为这两种情形下的多智能体系统设计了对应的控制协议,并结合Lyapunov稳定性理论,La Salle不变集理论和Cauchy收敛准则给出了多智能体系统实现包含控制的充分条件,证明了在速度上跟随者最终与具有相同恒定速度的领导者趋于一致,跟随者最终移动到由领导者位置状态构成的凸包中,整个系统最终实现稳定的包含控制。给出相应的数值仿真验证了所提算法的有效性和可行性。本文进一步考虑了智能体间不仅仅存在合作关系,同时还存在对抗关系的情况,并将一般线性动力学方程作为研究对象,讨论了符号有向图下一般线性多智能体系统的可镇定性和二分包含控制的实现问题。在符号有向图中负边表示智能体之间的对抗关系。应用所设计的二分包含控制协议,并结合线性系统镇定理论和带符号的Laplacian矩阵,讨论了具有多个领导者的多智能体系统实现镇定的必要条件。根据系统稳定的必要条件,给出了一种匹配领导个体与跟随个体的方法来建立领导-跟随多智能体系统网络。在此基础上,设计了相应的状态反馈增益,并应用系统误差和代数Riccati方程证明了多智能体系统的稳定性,并证明了跟随个体可以逐步收敛到由领导个体的状态及其符号反转状态所构成的凸包中,整个系统可以实现二分包含控制。通过数值仿真验证了本文算法的正确性。
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