【摘 要】
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多智能体系统近年来被广泛运用于各类行业,包括民用方面和军事方面,其分布式控制也是越发受到关注。其中,作为多智能体系统分布式控制领域的基本问题之一,一致性问题在该领域也扮演了一个不可或缺的角色。本文主要研究在某些系统状态不可测的前提条件下的几类多智能体系统,通过为这些智能体设计观测器,用观测值代替真实值来设计一致性协议,实现各智能体之间的状态一致性。本文的工作主要分为以下三个部分。1.针对同时含有未
【基金项目】
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江苏省研究生研究与实践创新项目(KYCX21_3022):基于状态估计的多智能体系统一致性控制研究,2021.05-2022.05; 国家自然科学基金项目(61703296):基于区间估计的不确定动态系统故障诊断与重构方法研究,2018.01-2020.12;
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多智能体系统近年来被广泛运用于各类行业,包括民用方面和军事方面,其分布式控制也是越发受到关注。其中,作为多智能体系统分布式控制领域的基本问题之一,一致性问题在该领域也扮演了一个不可或缺的角色。本文主要研究在某些系统状态不可测的前提条件下的几类多智能体系统,通过为这些智能体设计观测器,用观测值代替真实值来设计一致性协议,实现各智能体之间的状态一致性。本文的工作主要分为以下三个部分。1.针对同时含有未知输入和传感器噪声的离散时间Lipschitz非线性多智能体系统,本文提出了一种基于比例积分观测器的一致性协议设计方法。首先,为每个子系统设计一个比例积分观测器,以同时估计系统状态和未知输入信号。然后,设计了一种基于系统状态估计的一致性协议算法,且运用H∞技术来有效抑制未知输入信号,通过求解一个线性矩阵不等式,得到了观测器和一致性协议的增益矩阵。此外,将上述设计方法推广到了系统输出存在传感器噪声的情况下,并证明此方法同样是有效的。2.针对具有未知输入信号、传感器噪声和隐蔽式攻击信号的多智能体系统,本文提出了一种基于区间观测器的一致性协议设计方法。首先,在已知系统初始状态、未知输入以及传感器噪声上下界的条件下,为每个子系统设计一个区间观测器,以估计出系统状态的上下界区间,并将其线性变换为易于获得区间观测器系数矩阵的形式。然后,基于观测器的上界估计值,为每个智能体设计了一致性协议,系统状态通过该协议达到了一致性。3.针对具有切换拓扑通信结构的切换多智能体系统,为实现其领导者跟随一致性,本文提出了一种基于自适应观测器的一致性协议设计方法。首先,由于无法获得智能体的完整信息,因此,为每个跟随者设计了两个观测器,分别用来精确估计跟随者自身的系统状态和领导者的系统状态。然后,针对异构切换非线性多智能体系统,基于这两个自适应观测器,设计了一种一致性自适应算法。在自适应算法的设计过程中,采用柯西收敛准则,可以解决拓扑切换的问题。此外,切换系统的切换规则满足平均驻留时间以及通信拓扑的假设条件,同时,在多智能体系统通信结构下,只需要所有跟随者存在于以一个有向生成树中,其中,根结点为领导者。
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