多智能体系统的编队控制研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:huangxz
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近些年来,多智能体系统的分布式编队控制问题已持续成为国内外不同学科领域研究者的关注点,这是由于其在社会、工业和国防等领域有着广泛的应用背景,如:无人驾驶飞机的编队控制、多机器人的编队控制等。所谓编队控制问题,就是指多个智能体在到达目的地的过程中,保持某种特定队形,同时又要适应环境约束的控制技术。在整个合作过程中,分布式跟随策略的设计成为实现全局协同行为的至关重要因素。
  本文结合代数图论以及有界输入有界输出(Bounded Input Bounded Output,即BIBO)稳定性定理等,采用理论分析和数值仿真相结合的方法,对连续一阶及二阶多智能体系统的领导-跟随编队控制问题进行了研究,具体的主要研究内容和成果包括以下几个方面:
  首先,研究了连续一阶多智能体系统在有向非循环拓扑图下的分布式编队控制。考虑无速度传输时延和存在固定速度传输时延两种情况,设计了分布式跟随策略使得多智能体系统获得期望的编队队形。在该过程中,领导者在一个预定义的编队中以匀速或者时变的速度运动,跟随者能够获知其邻居的相对位置以及领导者的速度。利用稳定性理论,分别给出了两种情况下策略有效时其系统需要满足的充要条件。
  其次,在一阶系统理论研究的基础上继续对连续二阶多智能体系统的分布式编队控制进行了研究。在不考虑任何传输时延的情况下,设计了分布式跟随策略使得多智能体系统达到稳定的期望编队,利用信号流图以及梅森增益原理给出了跟随系统满足BIBO稳定时的充要条件。
  最后,针对连续一阶以及二阶多智能体系统的领导-跟随编队控制问题,根据其跟随策略有效时所满足的充要条件来配置系统参数,从而进行数值仿真。仿真结果表明,在所设计的分布式跟随策略控制下,多智能体系统能够获得稳定的期望队形,验证了策略的可行性和有效性。
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