网络化多智能体预测控制方法研究

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网络化多智能体系统是由多个智能体通过通信网络进行交互与协同的一种系统。在过去的十多年来,网络化多智能体的协同控制已经引起了很多学者们的广泛关注。作为网络化多智能体协同控制的分支,网络化多智能体的协同输出跟踪控制已经在多无人机编队系统、智能交通系统、多移动机器人编队系统等领域得到迅速发展。然而,在大多数实际应用中,由于通信网络被引入到网络化多智能体系统,它不可避免地带来了一系列通信约束问题,如随机网络诱导时延、数据包丢失与时序错乱等诸多问题,这将严重影响网络化多智能体系统的控制性能,甚至是破坏闭环系统的稳定性。本文旨在针对网络化多智能体系统中存在的随机网络诱导时延和数据包丢失问题,设计协同输出跟踪控制方法,实现网络化多智能体的协同输出跟踪控制。本文选取一类线性离散网络化多智能体系统作为研究对象,考虑网络化多智能体系统中存在的两种通信约束情形:单个智能体的反向通道带有随机网络诱导时延和数据包丢失情形和单个智能体的反向通道和前向通道同时带有随机网络诱导时延和数据包丢失情形,设计了相应的补偿控制方案,实现网络化多智能体的协同输出跟踪控制。本文的研究内容主要分为以下三个方面:(1)针对多智能体系统在理想通信情形,提出了一种基于观测器的多智能体协同输出跟踪控制方法,并分析了闭环多智能体系统的稳定性;最后,通过数值仿真和实际实验验证了所提方法的有效性和可行性。(2)针对一类线性离散网络化多智能体系统,考虑单个智能体的反向通道带有的随机网络诱导时延和数据包丢失问题,基于前述(1)中所设计的控制方法和网络化预测控制方法,提出了一种基于观测器的网络化多智能体预测输出跟踪控制方法,并推导了闭环多智能体系统稳定的充要条件;通过数值仿真和实际实验表明,所提出的预测控制方法能够使网络化多智能体系统获得良好的输出跟踪控制性能。(3)针对一类线性离散网络化多智能体系统,考虑单个智能体的反向通道和前向通道同时带有随机网络诱导时延和数据包丢失情形,提出了一种基于观测器的网络化多智能体云预测输出跟踪控制方法,实现了网络化多智能体系统的协同输出跟踪控制。随后推导了闭环网络化多智能体系统的稳定性,并通过数值仿真验证了该方案的有效性。
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