具有通信时滞多智能体鲁棒一致性与包含控制

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youxiangzhuce126
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随着人工智能和大数据时代的到来,集中式策略很难适应海量数据并发计算处理的需要,研究者亟需存储大量数据到多个子系统中进行分布式运算处理,因此分布式多智能体的应用更加具有现实指导意义。从应用领域分,多智能体的应用场景可以分为军事应用和民事应用两个大的方面,比如飞行编队、智能电网等。在多智能体系统的研究中,一致性问题是一个非常基础的问题,也是发挥多智能体最大应用价值的关键,为此需要设计高效快捷的合作控制协议。当有多个领航者时,一致性问题可转化成包含控制问题。由于单个领航者能力的限制,并且受困于智能体之间通信带宽,与单个领航者直接相连的跟随者有很大的通信负担等其它风险,研究包含控制问题也很有意义。因此,论文主要研究了领航-跟随一致性和包含控制问题,研究工作如下:  研究基于输出反馈的高阶多智能体系统领航-跟随一致性问题。设计不需要控制器状态信息交换的分布式控制协议,通过等式转换,闭环误差系统耦合了观测误差和追踪误差。基于极点配置和李雅普诺夫稳定性理论并利用MATLAB工具箱求解线性矩阵不等式,设计出控制器和观测器增益,给出了闭环误差系统渐近稳定的充分条件,保证了多智能体系统能够实现领航-跟随一致性。  针对实际物理系统多为非线性系统,并且考虑到通信拓扑、外界扰动、通讯时滞对系统性能的影响,研究带有通信时滞的非线性多智能体H∞包含控制问题。通过奇异值分解,将包含控制问题转换成闭环系统渐近稳定问题,构造包含二重积分项的Lyapunov-Krasovskii函数,同时设计出控制器和观测器增益,保证了跟随者能够渐近收敛到领航者组成的凸包里。  在有向通信拓扑结构下,研究具有随机扰动的异步多智能体系统的包含控制问题。由于子系统的辨识和切换相应控制器的过程都需要时间,导致控制器的切换时间通常会滞后于子系统的切换时间。根据伊藤引理和矩阵初等变换,构造闭环误差系统。基于控制器的切换信号,构造一个多李雅普诺夫函数,证明了闭环系统均方意义下收敛到零,实现了异步多智能体系统的包含控制。
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