多自主体系统的量化平均一致性跟踪控制

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近年来,多自主体系统的一致性问题引起了广大学者的研究兴趣,并在多个领域得到应用,如:无人机编队飞行、机器人协调控制、卫星姿态协调同步等。作为一致性问题的特例,平均一致性跟踪问题指的是各自主体通过和相邻自主体进行通信交流,最终自主体的状态达到所有参考输入的平均值。在实际情况中,自主体间由于通信负载和带宽限制,传输的数据需要进行量化;同时,传输的数据受到距离的影响,不可避免的存在通信时延;此外,自主体的参考输入可能为定常的,也可能为时变的。本文研究了多自主体系统的量化平均一致性跟踪问题,分析自主体在时变参考输入和时延下的一致性收敛条件。本文主要研究内容如下:(1)研究了在数据量化下的多自主体系统定常参考输入的平均一致性跟踪问题,设计了一种比例—积分一致性控制协议。在固定强连通平衡拓扑结构下,将多自主体系统的量化一致性问题化成稳定性问题,借助矩阵分析得出了多自主体系统实现量化一致性的充要条件,且最终一致性值为定常输入的平均值。(2)针对具有时变参考输入的多自主体系统的量化平均一致性跟踪问题,设计了一种比例—积分一致性跟踪协议。在固定强连通平衡拓扑结构下,利用矩阵分析和Routh判据分别得到多自主体系统在通信数据未量化和量化情况下渐近跟踪到参考输入平均值的充分条件。(3)分析了在通信时延约束下的多自主体系统时变参考输入的量化平均一致性跟踪问题,设计了一种比例—积分一致性算法。在固定强连通平衡拓扑结构下,运用矩阵分析分别给出了多自主体系统在通信数据未量化和量化情况下渐进收敛到参考输入平均值的充分条件,该条件与通信时延相关。
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