多智能体分组一致性控制协议设计

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多智能体系统是分布式控制的一个重要的研究分支,其主要描述为多个智能体之间通过彼此之间的信息交流、协调合作与竞争等过程来解决复杂的问题。从而使系统的容错性、鲁棒性、可靠性得到有效的提高,该系统不仅具有资源共享、分布性高、协调性强、自主性强等众多特点,而且各个智能体通过信息之间的信息交流完成一项规模大而又复杂的问题,因此多智能体系统引起了众多学者的广泛关注。在多智能体一致性系统、分组一致性系统等方面产生了更多广泛的研究成果,并成功的被应用到智能交通、多自主飞行器、无线传感器网络、分布式智能决策以及无人机编排等领域。本文讲分别针对有向和无向拓扑上的加权分组一致性问题、切换拓扑上的分组一致性问题来进行一致性控制器设计与分析。主要从以下4个部分进行介绍:第一部分给出了图论以及Lyapunov稳定的基本概念和相关性质。该部分对多智能体系统研究具有重要的作用。第二部分研究了在无向二部图拓扑上多智能体系统的加权分组一致性问题。本部分基于竞争关系设计了一类分散协调控制器,针对于无时滞系统,利用代数图论等有效工具,使得系统在所设计控制协议下,能够收敛到任意指定的加权一致状态;针对于含有时滞的系统,给出了系统收敛可容忍的最大时滞上界。仿真实例更好地验证了本部分设计控制器的合理性。第三部分研究了在有向二部图拓扑上多智能体系统的加权分组一致性问题。针对于无时滞情况,在有向二部图的基础之上,设计了一类控制器,并给出了系统实现加权分组一致的充分必要条件;针对于系统含有时滞的情况,给出了系统达到收敛时可以容忍的最大时滞上界。仿真实例表明了本部分设计控制器的有效性。第四部分研究了在切换拓扑上多智能体系统拟平均分组一致性问题。针对于系统含固定时滞和变时滞情况,在有向二部图的基础之上,分别设计了一类控制器,给出了系统实现拟平均分组一致的充分条件。仿真实例表明了本部分设计控制器非常有效。
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