【摘 要】
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多智能体系统是一种复杂的网络系统,其应用涉及了多个领域,如无人机协作控制、传感器网络设计以及机器人编队等。近年来,多智能体系统的一致性问题受到了许多学者的广泛关注。如何设计恰当的协议,使得系统内个体间的状态能够达到一致是研究多智能体一致性的关键问题。目前对于一致性的研究大都只涉及一阶、二阶,缺乏对具有有限子群的高阶系统尺度一致性的研究。本文主要研究具有有限子群的离散时间三阶多智能体系统的尺度一致性
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多智能体系统是一种复杂的网络系统,其应用涉及了多个领域,如无人机协作控制、传感器网络设计以及机器人编队等。近年来,多智能体系统的一致性问题受到了许多学者的广泛关注。如何设计恰当的协议,使得系统内个体间的状态能够达到一致是研究多智能体一致性的关键问题。目前对于一致性的研究大都只涉及一阶、二阶,缺乏对具有有限子群的高阶系统尺度一致性的研究。本文主要研究具有有限子群的离散时间三阶多智能体系统的尺度一致性以及三阶连续时间多智能体系统的群跟踪控制和群编队问题,本文的主要贡献和结论如下:1.针对无向拓扑下具有有限子群的离散时间三阶系统,首先设计三阶多群系统的尺度一致性协议,然后利用无向图的基本性质以及非负矩阵理论分析得到系统达到尺度一致的充分必要条件以及各个子群内智能体的收敛状态,同时在系统达到尺度一致性的充分性证明中,分析得出了相应的系统参数的范围。最后利用具有六个个体的仿真实例验证了理论结果。2.针对有向拓扑下具有有限子群的离散时间三阶系统,首先设计分布式尺度一致性协议,然后利用拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量以及系统稳定性理论,分析得到系统达到尺度一致的充分必要条件以及各子群智能体的收敛状态,同时,在系统达到尺度一致性的充分性证明中,分析得出了系统参数满足的条件,最后利用仿真实例验证了理论结果。3.针对群跟踪控制和群编队控制问题,首先设计三阶连续系统的跟踪控制协议和编队控制协议;然后经过一系列的系统变化,将跟踪控制以及编队控制问题转化为一致性问题进行研究;最后利用图论知识、稳定性理论和一些引理,分析得出经过一系列变换的系统达到尺度一致性的充分必要条件,从而进一步得到原系统群跟踪控制和群编队控制的充分必要条件。通过算法实例对得到的结论进行了验证。
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