多智能體系統(tǒng)分布式跟蹤控制問題研究.pdf

1、近十多年來，多智能體系統(tǒng)的分布式控制問題是控制理論中的一個熱門研究課題，吸引了許多研究人員的關注，其在許多學科和領域，如計算機科學、生物學等有著廣泛的應用背景。分布式趨同控制問題是多智能體系統(tǒng)研究的一個中心問題，其目標是設計分布式控制器以使得所有智能體的狀態(tài)或輸出信息達到一致。根據系統(tǒng)中是否帶有領導者，此問題可以分為兩類:無領導者的趨同（或一致）控制問題以及帶有領導者的分布式跟蹤控制問題。本文主要研究多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制算法設計

2、與分析，主要研究內容以及貢獻包括以下幾個方面。
　　一、研究了二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題。首先，在有向圖下分別考慮了二階積分器型和二階嚴格反饋型非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題。同時，在領導者的控制輸入等于零時，研究了系統(tǒng)的逆最優(yōu)自適應分布式跟蹤控制問題。其次，在無向圖下考慮了帶有擾動的二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題，并分別設計了狀態(tài)反饋控制器和動態(tài)輸出反饋控制器。與已有文獻相比，我們并不要求系統(tǒng)

3、中的非線性函數滿足全局Lipschitz條件，并且所設計的控制器不依賴于通信拓撲圖對應拉普拉斯矩陣以及各個智能體系統(tǒng)自身的狀態(tài)等。因此，所設計控制器為嚴格意義上的分布式控制。
　　二、利用前面處理非線性多智能體系統(tǒng)的方法，研究了一般線性多智能體系統(tǒng)在有向圖下的分布式跟蹤控制問題。首先，研究了一類高階積分器型的線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題。與已有結果相比，所設計的控制器不需要利用通信拓撲圖對應拉普拉斯矩陣的特征值信息。為此，

4、所設計的控制器為非線性的而非常見的線性控制器。對于任意的含有一個以領導者對應節(jié)點為根節(jié)點的有向生成樹的有向圖，此控制器均可使得所有跟蹤者狀態(tài)漸近跟蹤領導者狀態(tài)。其次，利用線性系統(tǒng)理論，將一般線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題分解為多個高階積分器型多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題，進而得到其分布式控制器。
　　三、研究了一類輸出反饋型非線性多智能體系統(tǒng)在有向圖下的分布式跟蹤控制問題。通過設計一類新穎的分布式觀測器，并利用反步設計法

5、，構造了一類只依賴于相對輸出信息的分布式自適應控制器。所設計的控制器可在任意的含有一個以領導者對應節(jié)點為根節(jié)點的生成樹的有向圖下，解決系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題。
　　四、在無向通信拓撲圖下，研究了一類帶有擾動和不確定函數的非線性多智能體系統(tǒng)的半全局分布式跟蹤控制問題。首先利用魯棒誤差符號積分方法，對一類高階積分器型非線性多智能體系統(tǒng)進行了控制器設計。所設計的控制器可使得系統(tǒng)達到半全局魯棒跟蹤。其次，將此方法推廣到了一類更為廣泛的不

6、確定非線性系統(tǒng)。與已有文獻相比，所設計的控制器為連續(xù)型的，而非常見的為達到系統(tǒng)狀態(tài)漸近趨于一致所設計的非連續(xù)型控制器。
　　五、在Markov切換拓撲圖下，研究了二階異構非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題以及帶有擾動的二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式逆最優(yōu)增益設計問題。由于Markov切換拓撲圖帶來的困難，相應的穩(wěn)定性分析更具有挑戰(zhàn)性，而不是平行的推廣。為了更為清晰地討論多智能體系統(tǒng)的分布式逆最優(yōu)增益設計問題，首先討論了Mark