基于事件触发的多智能体有限时间一致性控制

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随着当今社会的网络化和智能化,通过网络来连接多个智能体以实现协调控制已成为研究的热点,而一致性控制作为多智能体协调控制中的核心问题,值得研究者们进行广泛和深入地探索。现今大多数的多智能体研究都以渐近稳定为控制目标,系统收敛时间趋于无穷。为了使系统取得更快的收敛速度,论文研究了多智能体系统的有限时间控制问题,使系统在有限时间内实现一致。另外,为了兼顾控制过程中的能量利用效率,论文采用事件触发策略设计控制协议,仅在触发条件满足时更新控制器。接着还设计了自触发协议以避免连续通信,可以极大地降低通信带来的能量消耗。论文主要采用基于事件触发控制协议来实现多智能体系统的有限时间一致性控制,同时针对不确定干扰、未知非线性和输入饱和等实际系统中普遍存在的问题进行了研究,提出并实现了相应的控制算法,然后进行了仿真,主要研究内容如下:首先,针对领导跟随者二阶受扰多智能体系统进行了研究,设计事件触发控制器使跟随者状态与领导者实现有限时间一致,同时闭环系统对不确定干扰具有鲁棒性。由于部分跟随者与领导者不存在直接的网络通信,为了解决它们无法直接获取领导者状态的问题,设计了分布式状态误差估计器,对跟随者和领导者之间的状态误差进行实时估计。通过证明保证了系统整体的有限时间稳定性。其次,针对无领导者多智能体系统,分别考虑受扰二阶非线性系统和线性高阶系统,采用加幂积分技术对闭环系统的有限时间稳定问题进行了分析和设计。对于包含未知非线性的二阶系统,首先设计虚拟速度使系统的位置达成一致,然后设计事件触发控制器使系统的实际速度跟踪虚拟速度,进而实现整个系统状态的一致。在高阶系统的研究中,分步对各阶状态进行分析,然后通过归纳建立系统的事件触发控制协议。最后,考虑存在控制输入饱和的多智能体系统,分别对不确定干扰下的无领导者和领导跟随者系统进行了有限时间控制研究,首先设计了一种饱和相关的事件触发控制协议,接着,分别对两种系统提出了饱和受限下的自触发控制算法,仅在触发时刻进行通信来获取邻居状态,避免了事件触发条件监测过程中的连续通信,可以进一步减少通信过程的能量消耗。在事件触发方案的设计中,均证明了事件触发间隔存在正的下界,闭环系统不会出现Zeno行为,最后通过仿真验证了论文中所提出控制协议的有效性。
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