多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制若干問題研究.pdf

1、智能體這一概念是對各種物理實體的抽象。智能體是指那些本身具有一定思維或計算能力，能感知周圍環(huán)境并對周圍環(huán)境（包括其他智能體）產(chǎn)生反作用的個體。與研究單一智能體不同的是，在研究多智能體系統(tǒng)問題時，我們感興趣的是這些智能體如何在自身“智能”有限的背景下，通過設(shè)計分布式協(xié)調(diào)控制協(xié)議，使系統(tǒng)產(chǎn)生整體的協(xié)同行為。多智能體系統(tǒng)的協(xié)同行為表明:盡管智能體之間沒有進行集中統(tǒng)一的協(xié)調(diào)，但它們的行為（或狀態(tài)）仍可以趨于一致。
　　一致性問題是多智能體

2、系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制中一個重要又基本的問題。如果僅從目標來看，一致性問題與被物理學界，生物學界等廣泛研究的耦合系統(tǒng)的同步問題十分相似。但一致性問題著眼的焦點，以及研究一致性問題所采用的理論工具，都與耦合系統(tǒng)同步問題有著很大的區(qū)別。首先，一致性問題側(cè)重于研究間歇性網(wǎng)絡(luò)，在間歇性網(wǎng)絡(luò)中，每個智能體接收的來自于鄰居的信息是間歇性的，并且間歇的時間不可預(yù)測，這一特點很好地刻畫了諸如鳥群，魚群等多智能體系統(tǒng)產(chǎn)生協(xié)同行為所依賴的交互模式。其次，正是由于間歇

3、性網(wǎng)絡(luò)假設(shè)，研究一致性問題的理論工具已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)線性控制理論中的極點配置，以及二次型Lyapunov函數(shù)等方法，而是需要更新穎的理論。本文在介紹目前被廣泛使用的三種重要的一致性協(xié)議的基礎(chǔ)上（包括一階協(xié)議，無源性協(xié)議和一般高階協(xié)議），對這些方法作了進一步的闡發(fā)，得到了一些新的結(jié)果。本論文的主要工作如下:
　　1.設(shè)計了一類針對非線性系統(tǒng)的一階一致性協(xié)議。該協(xié)議的優(yōu)點在于它能夠兼容一致聯(lián)合連通的通信條件以及未知的時變傳輸延時。<

4、br>　　2.研究在一致聯(lián)合連通的通信條件下的一階協(xié)議的收斂速率，給出了單一權(quán)值離散型一階協(xié)議的收斂速率的下界估計值。并且，本文給出了在單一權(quán)值條件下使得連通度最小化的網(wǎng)絡(luò)連接拓撲（在Scrambling常數(shù)意義下）。
　　3.設(shè)計了一類基于邏輯切換的無源性協(xié)議。通過邏輯切換，有選擇地令“鄰居”間的通信保持暢通或關(guān)閉，多智能體系統(tǒng)的輸出最終趨向于一致。該協(xié)議的優(yōu)點也在于它能夠兼容一致聯(lián)合連通的通信條件以及未知的時變傳輸延時。

5、>　　4.研究了多智能體系統(tǒng)的“兩兩輸出同步”問題，也就是系統(tǒng)中的每一對個體的每一對輸出信號均同步，兩對不同的同步輸出信號可以不同。該問題可視為是一般輸出同步問題的推廣。本文采用的也是基于無源性的一致性協(xié)議。
　　5.研究了基于輸出調(diào)節(jié)理論的多智能體協(xié)作控制問題。該問題的目標是，在相互協(xié)作的模式下，設(shè)計基于鄰居信息的控制律使得多智能體的輸出漸近跟蹤一個共同的外部信號。本文設(shè)計的控制律適用于固定的網(wǎng)絡(luò)連接拓撲。文中分別研究了狀態(tài)空間