二阶非线性多智能体系统有限时间一致性研究

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近年来,多智能体系统一致性问题受到许多学者们的关注。一致性问题是研究如何设计多智能体系统中个体之间的作用方式,即一致性协议,使得所有智能体的状态能够达到某个共同的状态。随着科技不断地发展与进步,系统对收敛速度的要求越来越高,收敛速度已成为一致性协议评价过程中需要考虑的重要指标。为了提高系统的收敛速度,学者们研究了有限时间收敛的一致性协议设计问题。研究表明,有限时间一致性不仅具有相对较快的收敛速度,而且在抗干扰性和鲁棒性方面也具有一定优势。因此,多智能体系统的有限时间一致性问题具有物理意义与研究价值。如今,关于其研究虽然已取得许多实质性的成果,但是当系统受到外部扰动、输入约束等因素时,有限时间一致性问题仍需要更深入研究以及讨论。针对二阶非线性多智能体系统,采用径向基函数神经网络、有限时间控制方法以及Lyapunov函数等研究了其有限时间一致性设计方法,给出了相关的设计方案,并且将该方案拓展到了多机械系统,给出了其有限时间一致性设计方法。本文主要的工作内容归纳如下:1.针对一类具有未知非线性特性的二阶多智能体系统,研究了自适应快速有限时间一致性协议设计方法,使得系统获得更快的收敛速度。由于存在更普遍的未知非线性,所以很难实现其快速有限时间一致性,通过使用径向基函数神经网络逼近未知函数,在适当的假设下,为所有智能体设计了分布式一致性协议和自适应律,并证明了任意两个智能体之间的位置以及速度误差在有限时间内收敛到原点的小邻域内。2.针对具有未知非对称死区和外部干扰的不确定非线性二阶多智能体系统,研究了自适应快速有限时间一致性协议设计问题。在控制协议设计过程中,基于自适应方法获得死区宽度估计值,采用模糊逻辑死区补偿器处理非对称死区输入。结合加幂积分技术和有限时间Lyapunov稳定性等理论,设计了快速有限时间一致性协议和自适应律,选取了适当的Lyapunov函数分析系统在该协议下的收敛性,最终多智能体的状态可以在有限时间内达成一致。3.针对具有未知齿隙非线性的多机械系统,设计了有限时间一致性协议。结合有限时间控制技术和图论,给出了一种自适应有限时间一致性协议控制方案。在控制信号、自适应律参数选取恰当的情况下,可以证明任意两个机械系统之间的位置以及速度误差收敛到零的一个小邻域内。
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