【摘 要】
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随着嵌入式系统、计算机科学和通信技术的飞速发展,多智能体系统的分布式协同控制问题近年来备受关注。同时,包容控制作为多智能体系统分布式协同控制的重要研究问题,因其在危险品处理、搜救、合作运输等领域的广泛应用而引起了人们的极大关注。此外,二阶动态模型可以用来模拟现实中更为实际和复杂的动态过程。本文主要研究了二阶动态多智能体系统的包容控制问题,主要研究成果总结如下:(1)在所有智能体只能间歇性地获取其邻
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随着嵌入式系统、计算机科学和通信技术的飞速发展,多智能体系统的分布式协同控制问题近年来备受关注。同时,包容控制作为多智能体系统分布式协同控制的重要研究问题,因其在危险品处理、搜救、合作运输等领域的广泛应用而引起了人们的极大关注。此外,二阶动态模型可以用来模拟现实中更为实际和复杂的动态过程。本文主要研究了二阶动态多智能体系统的包容控制问题,主要研究成果总结如下:(1)在所有智能体只能间歇性地获取其邻居有效信息的前提下,设计了两类新型的分布式控制器用于驱动所有跟随者都能收敛到由领航者所形成的凸包内。首先,在不考虑通信时延的情况下,分析了二阶多智能体系统的间歇包容控制问题,并提出了一种实现二阶间歇包容控制的分布式控制协议。然后,针对具有时变时延的二阶多智能体系统,研究了其间歇包容控制问题。基于李雅普诺夫函数技术和间歇控制方法,给出了保证二阶多智能体系统在固定通信拓扑下实现间歇包容控制的充分条件。作为扩展,还得到了系统在动态切换拓扑下的相关结论。(2)在间歇性通信下,首次分析了带有时滞非线性动态的二阶多智能体系统的间歇包容控制问题。针对固定有向通信拓扑下的一类具有固有非线性动态的二阶多智能体系统,设计了一类仅基于邻居相对局部测量的分布式间歇包容控制协议。在不考虑时滞通信的情况下,基于李雅普诺夫函数技术和间歇控制方法,给出了保证二阶非线性多智能体系统实现间歇包容控制的充分条件。在考虑时滞通信的情况下,分析了系统的收敛性并得到了二阶时滞非线性多智能体系统实现间歇包容控制的条件。此外,在动态切换拓扑下也得到了类似的结论。(3)在速度信息不可用的情况下,研究了非周期间歇通信下基于位置测量的二阶非线性多智能体系统的包容控制问题。在某些实际应用中,间歇性通信和不准确的速度测量通常是不可避免的。为了克服这两种通信限制,考虑了一类不使用速度信息的新型二阶分布式间歇控制协议。针对二阶非线性多智能体系统的间歇包容控制问题,基于分布式滤波器的方法,设计了一种无速度测量的二阶间歇包容控制协议。在一般假设下,即所有智能体仅能间歇性地利用与其邻居间的相对位置测量,得到了系统收敛的充分条件,这些条件保证了二阶非线性多智能体系统能够实现间歇包容控制。此外,在非周期间歇通信下,还得到了具有二阶积分动态的多智能体系统间歇包容控制条件。(4)分析了间歇通信下基于采样位置数据的二阶连续时间多智能体系统的间歇包容控制问题。在速度测量不准确或不可用的情况下,首先设计了一种基于当前位置数据和过去采样位置数据的间歇包容控制协议,然后提出了一种仅基于采样位置数据和时滞采样位置数据的二阶间歇包容控制协议。利用现代控制理论和间歇控制方法,分析了系统的收敛性。根据耦合强度、Laplacian矩阵频谱、采样周期、通信宽度和时延,得到了二阶多智能体系统实现间歇包容控制的充分必要条件。(5)最后研究了具有连续-离散切换动态的一般二阶多智能体系统的包容控制问题。考虑了一类由连续时间(CT)子系统和离散时间(DT)子系统组成且具有动态切换行为的一般二阶多智能体系统。在固定有向通信拓扑下,基于邻居智能体的相对局部测量信息,提出了一种新型的线性分布式包容控制协议。在网络通信拓扑包含一有向生成森林的前提下,得到了系统收敛的充要条件,这些条件保证了任意CT-DT切换下的一般二阶多智能体系统能够实现包容控制。如果将一般二阶系统退化为双积分器系统,则给出了系统收敛的一般性包容控制条件。此外,还分析了在有向切换拓扑下一般二阶多智能体系统的包容控制问题。
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