【摘 要】
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近年来,针对协同控制问题的研究在许多不同的领域和学科都有着广泛的应用前景,诸如智能电网、无人驾驶车辆、卫星的姿态控制以及多传感器系统等等。一致性问题作为协同控制领域的核心问题,一直是学者们关注的重点。本文在已有研究工作的基础上,运用代数图论、矩阵理论、李雅普诺夫稳定性理论以及分布式相关理论等知识,分别讨论了多智能体系统在固定时间下的二分一致性以及平均二分一致性等问题,本论文的主要研究工作如下:首先
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近年来,针对协同控制问题的研究在许多不同的领域和学科都有着广泛的应用前景,诸如智能电网、无人驾驶车辆、卫星的姿态控制以及多传感器系统等等。一致性问题作为协同控制领域的核心问题,一直是学者们关注的重点。本文在已有研究工作的基础上,运用代数图论、矩阵理论、李雅普诺夫稳定性理论以及分布式相关理论等知识,分别讨论了多智能体系统在固定时间下的二分一致性以及平均二分一致性等问题,本论文的主要研究工作如下:首先,研究了在符号图下,以一阶积分器系统为例的多智能体系统的固定时间二分一致性控制问题。为使多智能体系统在固定时间内能实现二分一致性和平均二分一致性,提出了两种基于静态事件触发机制的分布式控制策略,对于每个智能体给出了基于状态信息的事件触发条件。当状态误差满足特定条件时进行数据更新和信息传输,能有效缓解系统的通信压力、减少控制器的更新频次,且排除Zeno行为。与有限时间一致性控制策略相比,采用固定时间一致性策略解决了由于系统初始状态随机变化而导致的收敛时间不确定的问题。其次,针对上述系统,在静态事件触发策略的基础上,构建了两种基于动态事件触发机制的分布式事件触发控制策略,使多智能体系统在固定时间内实现二分一致性和平均二分一致性。该策略通过设计与系统状态相关的动态变量作为事件触发的阈值,该变量随着系统状态的收敛也逐渐收敛,进而系统将减少不必要的事件。该策略能够更好地平衡系统性能和事件触发次数且排除Zeno行为。最后,研究了在有向符号图下的异构线性多智能体系统的固定时间二分一致性问题。首先,通过结合事件触发机制和固定时间控制策略,设计了一个二分固定时间事件触发观测器来估计领导者的状态,只需要通过间断的通信就能精确地估计领导者状态。进而构造了一个基于二分固定时间事件触发观测器的固定时间控制器,从而使多智能体系统在固定时间内达到二分一致。
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