【摘 要】
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多智能体编队在实际运动过程中,通常会实时保持各个智能体之间的通信,从而相互传递信息。无人机、无人船等虽然具有体积小、灵活性高等特点,但是各载体平台携带的通信资源通常是有限的。连续的通信以及控制器更新会给系统资源带来很大的压力。针对这一问题,本文设计了一种基于事件触发的多智能体编队控制算法。在确保系统稳定性的基础上,可以有效降低智能体之间的通信频率以及控制器的更新次数,从而节省系统资源,缓解通信压力
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多智能体编队在实际运动过程中,通常会实时保持各个智能体之间的通信,从而相互传递信息。无人机、无人船等虽然具有体积小、灵活性高等特点,但是各载体平台携带的通信资源通常是有限的。连续的通信以及控制器更新会给系统资源带来很大的压力。针对这一问题,本文设计了一种基于事件触发的多智能体编队控制算法。在确保系统稳定性的基础上,可以有效降低智能体之间的通信频率以及控制器的更新次数,从而节省系统资源,缓解通信压力。本文的主要研究内容如下:给出了有关图论和稳定性理论的知识,建立了无人船和无人机的相关模型,并且介绍了事件触发机制的工作原理,为后续研究打下理论基础。结合本文的研究背景,考虑到实际智能体编队的多样性,从简单的多无人船系统出发,首先为该系统设置一个虚拟领航者和对应的期望轨迹,其余无人船则进行跟随。接着引入了事件触发机制,只有系统的状态误差满足触发条件时,船与船之间才会进行通信,从而节约了系统资源,缓解了系统的通信压力。在上一部分的研究基础上,将事件触发控制策略应用到更为实际的异构智能体编队中。面向海气界面参数观测,加入了一架无人机作为系统的通信中继。为了保障系统始终安全可靠地运行,我们同样引入了事件触发机制,为该系统设计了合适的事件触发控制器以及触发条件,只有在满足触发条件时,智能体之间才会进行通信,自身的控制器才会进行更新。因此有效地节约了系统资源,缓解了通信压力。利用控制理论中经典的Lyapunov稳定性理论来证明了系统的稳定性,并通过证明任意两个事件触发的时刻间隔大于0,来确保系统不会在短时间内无穷多次触发,也就是系统不存在Zeno行为。通过MATLAB仿真实验对算法的有效性做了验证。仿真结果表明,事件触发控制算法有效地减少了智能体之间的通信次数,从而实现了减小系统通信压力的目标。
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