基于混雜控制的復雜多智能體網絡同步一致性研究.pdf

1、復雜網絡是當前科學與工程領域的新興學科，受到了國內外科研工作者的廣泛關注。其中，同步和一致性是網絡中兩種典型的動力學行為，也是許多實際網絡應用當中重要而又基本的問題。所以，它也是當今控制領域研究的熱點與前沿。簡單的說，同步和一致性問題主要是研究如何基于網絡中節(jié)點與節(jié)點的局部信息交換來設計網絡協調算法，使網絡中所有的節(jié)點達到狀態(tài)的趨同。本文在前人研究的基礎上，利用穩(wěn)定性理論、代數圖論和混雜系統理論，系統深入的研究了復雜動態(tài)網絡同步及多智能

2、體網絡一致性的混雜控制問題。全文主要內容概括如下：
　　 研究了復雜網絡的分布式脈沖同步問題。對于網絡同步問題，前人提出過各種各樣的控制策略，但大多數需要所有節(jié)點獲得同樣信息作為參考輸入。而對于一個大型的網絡系統來說，所有節(jié)點很難獲得同樣的信息。為了避免這種情況下的某些應用困難，引入了所謂控制拓撲的概念，用來描述整個網絡的控制信息流。通過設計控制拓撲，來設計每個節(jié)點的控制器所使用的信息?；诳刂仆負涞母拍?，提出了網絡同步的分布式

3、脈沖控制策略，并得到了復雜動態(tài)網絡指數同步的充分條件。
　　 在實際網絡當中，時滯是經常出現的現象。忽略它的存在來進行分析，會產生錯誤的結論。針對時滯現象基于控制拓撲的概念，研究了含節(jié)點時滯和多重耦合時滯的復雜動態(tài)網絡分布式脈沖同步。利用脈沖時滯系統的穩(wěn)定性理論和比較原理，得到了一些網絡指數同步的充分條件并給出了指數收斂率的上界。
　　 針對多智能體網絡，首先研究了一類一階離散時間多智能體網絡的分布式一致性問題。在其通訊

4、模式中，每個時刻只有一個智能體隨機的被選中，并通過量化通信對與其相鄰的節(jié)點廣播它的信息。對于這種通信方式，最基本的問題就是什么樣的分布式的控制算法和什么樣的網絡結構一起作用，可以使網絡達到一致。本文提出了一類廣播gossip算法，并給出了關于網絡拓撲結構的充分必要條件來確保網絡達到量化一致。
　　 針對二階多智能體網絡，研究了采樣通信條件下連續(xù)時間二階多智能體網絡的分布式一致性問題。為了實現多智能體網絡的一致，提出了兩類脈沖一致

5、性算法。
　　 這兩種算法僅僅需要利用采樣信息并且只在采樣時刻運行。根據脈沖系統的穩(wěn)定性理論與代數圖論，得到了一些網絡一致性的充分必要條件。研究發(fā)現控制增益、采樣周期以及網絡拉普拉斯矩陣的特征值在網絡的一致性中都起著關鍵的作用。針對有領航者的二階智能體網絡，通過脈沖一致性算法來使其達到一致。領航者是一類特殊的智能體，它的運動獨立于其他所有的智能體，而且只有部分智能體能夠獲得領航者的信息。通過脈沖系統穩(wěn)定性和非負矩陣理論，分別給出

6、了固定拓撲下達到一致性的充分必要條件，和切換拓撲下的充分條件。
　　 考慮了在切換拓撲和非均勻周期采樣通訊下連續(xù)時間二階多智能體網絡的一致性問題。在系統中我們假設智能體無法獲得任何關于速度的信息，它們只能使用相對位置信息。通過非負矩陣的相關理論，得到一些確保多智能體網絡一致性的充分條件。當控制增益和非均勻采樣周期滿足某些條件時，如果網絡的聯合拓撲含有一個有向支撐樹，則多智能體網絡可以達到一致。
　　 最后對全文進行了歸納