基于一致性協(xié)議的多智能體系統(tǒng)編隊(duì)控制研究.pdf

1、近年來，多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制已經(jīng)受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注，且被應(yīng)用于衛(wèi)星編隊(duì)飛行、無人飛行器協(xié)作追蹤、空中交通的管制中。多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是如何提出一種基于本地信息的分布式控制策略，以使所有智能體的狀態(tài)信息達(dá)到一致，即一致性問題。
　　本文主要研究多智能體系統(tǒng)的二階一致性問題，針對多智能體系統(tǒng)的二階動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)合適的一致性協(xié)議，使多智能體系統(tǒng)的狀態(tài)收斂到一致，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃危瑢⑵鋺?yīng)用到多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制中。本文的主要研

2、究工作和成果如下：
　　一、針對多智能體系統(tǒng)的二階動(dòng)力學(xué)模型，在智能體信息采集不存在時(shí)延且信息交換拓?fù)涔潭ǖ那闆r下，研究二階一致性問題。引入固定的標(biāo)準(zhǔn)位移跟蹤量，提出一個(gè)簡單的二階一致性協(xié)議，使每個(gè)智能體的狀態(tài)信息漸近收斂到給定的標(biāo)準(zhǔn)跟蹤量，并利用Lyap uno v間接判別法給出多智能體系統(tǒng)二階一致性收斂的參數(shù)選擇條件。最后，以4個(gè)智能體為例，選取適當(dāng)?shù)膮?shù)進(jìn)行一致性仿真和編隊(duì)控制仿真，驗(yàn)證我們提出的二階一致性協(xié)議的有效性。

3、r>　　二、研究多智能體二階動(dòng)力系統(tǒng)的二階一致性問題，對一致性協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，忽略鄰近智能體間速度偏差的相互影響，提出一個(gè)簡單的二階一致性協(xié)議，使二階動(dòng)力系統(tǒng)達(dá)到一致且一致性協(xié)議更簡單。基于代數(shù)圖論和矩陣分析原理給出其達(dá)到狀態(tài)一致的充分必要條件及充分條件。應(yīng)用本文提出的基于相對位移偏差和標(biāo)準(zhǔn)速度偏差的二階一致性協(xié)議，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制。仿真結(jié)果驗(yàn)證所提的簡單的二階一致性協(xié)議是有效的。
　　三、綜合第一研究點(diǎn)和第二研究點(diǎn)，

4、既考慮智能體的實(shí)際位移與標(biāo)準(zhǔn)位移之間的偏差，又考慮鄰近智能體間位移的相互影響，提出基于位移差補(bǔ)的二階一致性協(xié)議。依然利用矩陣分析和圖論知識來證明所提的基于位移差補(bǔ)的二階一致性是收斂的，給出參數(shù)選擇條件。值得注意的是，與第二個(gè)研究點(diǎn)相比，矩陣Σ的特征值不存在零特征值(所有特征根都存在負(fù)實(shí)部)，而在第二個(gè)研究點(diǎn)中，矩陣Σ必然存在一個(gè)零特征值，因此，基于位移差補(bǔ)的一致性協(xié)議是漸進(jìn)穩(wěn)定的，且收斂速度比基于相對位移偏差和速度偏差的一致性協(xié)議快，仿