基于事件触发策略的非线性多智能体的一致性研究

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近年来,多智能体系统已经引起了来自于不同学科研究人员的广泛关注。这主要是因为它在很多方面有着广泛的应用前景,其研究成果被广泛的应用于机器人合作控制、车辆交通管理、电子商务、无人飞行器的协调控制、编队控制、群集、网络资源的分配控制。在多智能体系统中,一致性意味着系统中所有智能体的状态通过智能体之间的信息交换与融合,最终达到趋同。而一致性协议是智能体间相互作用、信息传递的规则,在这个过程中,智能体之间的信息交换协议起到了决定性的作用。根据多智能体系统所处的客观环境,人们往往设计出不同的信息交换协议,正是在这样的应用背景下,一致性问题成为最具有研究价值的问题之一。本文以多智能体系统为研究背景,重点分析了基于事件触发控制的非线性多智能体领航跟随一致性问题。文章的主要内容和研究成果总结如下:(1)简要介绍了多智能体系统的研究背景与研究意义以及本论文所做的工作。(2)研究了非线性多智能体系统存在输入时延的领航-跟随一致性问题。首先考虑网络拓扑结构为固定不变的,设计了相应的事件触发控制协议。假设系统的通信拓扑包含一棵有向生成树,运用代数图论、矩阵理论和Lyapunov方法,给出了非线性多智能体达到领航跟随一致的充分条件。接着,考虑了切换拓扑结构的网络情形,其相应的理论结果和固定拓扑结构类似。最后的仿真结果验证了理论的可行性和方法的有效性。(3)研究了基于事件触发控制的非线性多智能体半全局领航-跟随一致性问题。首先,为了克服传统的均匀采样控制的缺点,进一步减少控制器跟新的频率,减少不必要的计算和通讯资源的浪费,将事件触发控制协议引入到多智能体系统一致性问题研究中。本文提出了一种新的事件触发控制策略,它可以避免连续的通信。根据设定的控制器,得到了领航-跟随一致的充分条件。其次,为了进一步减少控制的消耗,本论文采用牵制控制策略,即只有控制器应用控制动作智能体的很少一部分。然而,大多数现有工作都基于不同智能体之间连续时间的通信,所设计的控制策略要求的实时更新,这就要求智能网络体必须配备高性能处理器和高速通信信道。最后,通过Lyapunov稳定性理论方法,本文找到时间延时非线性多智能体在事件触发机制下,达到一致所需要的条件。
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