【摘 要】
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多智能体系统协同控制的研究不仅有助于揭露生物集群行为的内部机制,而且有助于解决诸如无人机编队、智能电网和交通网络等实际应用问题。二阶动力学模型由于包含个体的位置项和速度项,因而能更好的反映出现实生活中个体的运动特性,从而使得二阶多智能体系统成为越来越多研究人员研究的焦点问题。另外,切换行为不仅会发生于系统的网络拓扑中,而且还会发生于个体的动力学行为中,故而切换多智能体系统的二阶一致性问题亟待被研究
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多智能体系统协同控制的研究不仅有助于揭露生物集群行为的内部机制,而且有助于解决诸如无人机编队、智能电网和交通网络等实际应用问题。二阶动力学模型由于包含个体的位置项和速度项,因而能更好的反映出现实生活中个体的运动特性,从而使得二阶多智能体系统成为越来越多研究人员研究的焦点问题。另外,切换行为不仅会发生于系统的网络拓扑中,而且还会发生于个体的动力学行为中,故而切换多智能体系统的二阶一致性问题亟待被研究,其中个体的动力学模型在连续时间(continues time,简写为CT)动力学和离散时间(discrete time,简写为DT)动力学之间切换。但由于有限的通信带宽和控制器设备所存在的限制,在实际应用中很难实现控制器的连续更新,所以本文以具有连续时间-离散时间(CT-DT)切换动力学的二阶多智能体系统为研究对象,基于连续时间控制策略和采样信息控制策略,对系统的一致性问题展开了研究,具体研究内容如下:1.研究了具有切换动力学的二阶多智能体系统的一致性问题,且该系统在CT子系统和DT子系统之间切换。在有向通信拓扑下,对切换二阶多智能体系统设计了一种新颖的分布式一致性协议,即对CT子系统使用CT控制方法,而对DT子系统使用DT控制方法。对于这种控制协议,通过系统转换方法、稳定性原理以及迭代算法的结合应用,得出了达成一致所需的充要条件,并给出了系统达到一致性与网络拓扑结构和控制器耦合增益之间关系的显性表达式。2.研究了有向通信拓扑下的具有CT-DT切换动力学的二阶多智能体系统的一致性问题并提出了一种基于采样信息控制方法的分布式一致性协议,该协议对CT和DT子系统使用相同的控制策略,即采样数据控制。因此,当系统切换时,控制器无需在两个控制协议之间来回切换。使用此算法更为实用,且具有鲁棒性,成本低等优点。结合系统转换方法、稳定性原理以及迭代算法实现了该切换系统的一致性证明并得出一些充分且必要的一致性条件。3.研究了有向通信拓扑下的具有CT-DT切换动力学的二阶多智能体系统的一致性问题并提出了一种基于采样位置信息控制方法的分布式一致性协议,该协议对CT和DT子系统使用相同的控制策略且仅使用采样的位置数据。因此,该控制策略仅使用当前采样时刻和先前采样时刻的位置数据,以应对难以获得速度信息的情况,还具有鲁棒性和能耗低的优点。结合系统转换方法、稳定性原理以及迭代算法实现了该切换系统的一致性证明,并给出了系统达到一致性与网络结构、耦合增益和采样周期等参数之间关系的显性表达式。
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