多智能体协同系统中局部PID控制器的设计

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多智能体系统是当今控制理论和人工智能的前沿学科,是分布式人工智能研究的一个重要分支,其目标是将大规模的复杂的系统改造若干个成小的、易于管理的系统,个体之间通过相互通讯进行协调。随着计算机技术、人工智能理论、控制理论的快速发展以及对现代科学的不断探索,多智能体系统已成一个新兴的、交叉学科领域研究的热点问题之一。局部控制策略是在分布式控制策略的基础上进一步简化,仅在一个或者一部分个体上施加控制器,降低系统的复杂度,更经济,更容错,更易实现。本文主要关注具有局部PID控制器的多智能体系统的一致性方法,给出个体传递函数表达式,证明若系统中任意两个个体都连通且在外部参考信号为单位阶跃函数时,系统总能达到一致。针对个体动态模型为一阶、任意阶时的线性系统,提出一种快速有效的能使系统达到一致的局部PID控制器参数稳定域的方法。借助广义的Hetmite-Biehler定理等,可先计算比例系数kp的稳定范围,在比例系数固定时,确定微分系数kd和积分系数ki在二维平面内的稳定范围,体现其线性规划性:当个体动态模型带有时滞环节时,使用改进的D-分割法得到一个参数固定时另外两个参数所确定的稳定域,遍历每个参数的取值,从而得到PID控制器参数的完整稳定集。不管对象是否稳定,以上方法均有效,为局部PID控制系统中的参数整定及系统性能优化提供了基础。仿真实例验证了局部控制的一致性理论的正确性和PID控制器参数稳定域确定方法的快速有效性。
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