多智能體系統(tǒng)的最優(yōu)包圍控制問(wèn)題研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)由多個(gè)簡(jiǎn)單個(gè)體組成，其協(xié)作控制主要是指?jìng)€(gè)體通過(guò)交換局部信息而完成給定的群體任務(wù)。伴隨著分布式控制理論在現(xiàn)實(shí)工程中的廣泛應(yīng)用，如分布式傳感器的網(wǎng)絡(luò)化控制、多機(jī)器人的編隊(duì)與控制、辦公樓宇的自動(dòng)化以及智能交通等，多智能體系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制逐漸成為相關(guān)科研工作者的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。其中，包圍控制以及最優(yōu)一致性是該領(lǐng)域中的基本問(wèn)題，包圍控制問(wèn)題目的是通過(guò)設(shè)計(jì)合適的控制律，使跟隨者收斂到由領(lǐng)導(dǎo)者所形成的凸包內(nèi);最優(yōu)一致性問(wèn)題則是給定系統(tǒng)的性能

2、指標(biāo)函數(shù)，尋求最優(yōu)的控制輸入使得多智能體系統(tǒng)以最優(yōu)的性能實(shí)現(xiàn)一致性。其目的是通過(guò)設(shè)計(jì)合適的基于個(gè)體的控制協(xié)議，使得追隨者收斂到由多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者組成的凸包內(nèi)。本文主要應(yīng)用最優(yōu)控制理論中的線性二次型調(diào)節(jié)器算法(LQR)，針對(duì)多智能系統(tǒng)的最優(yōu)包圍控制問(wèn)題以及最優(yōu)一致性問(wèn)題展開(kāi)研究，論文的主要結(jié)論如下:
　　1.針對(duì)由多個(gè)靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者組成的一階多智能體系統(tǒng)，利用LQR方法研究了最優(yōu)包圍控制問(wèn)題。設(shè)計(jì)了基于跟隨者個(gè)體的控制協(xié)議，其中包含待

3、定的全局量化因子。針對(duì)所給的與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)的全局成本函數(shù)，得到了使得系統(tǒng)可解最優(yōu)包圍控制問(wèn)題的全局量化因子所應(yīng)滿足的條件。仿真結(jié)果表明，所有跟隨者的狀態(tài)最終收斂到由領(lǐng)導(dǎo)者組成的凸包內(nèi)，且給定性能指標(biāo)函數(shù)達(dá)到了極小值。
　　2.基于LQR方法，研究了一類(lèi)一般線性多智能體系統(tǒng)最優(yōu)包圍控制問(wèn)題。所考慮系統(tǒng)由多個(gè)靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者組成，具有固定的信息交換拓?fù)?。設(shè)計(jì)了基于跟隨者個(gè)體的含有待定反饋增益和標(biāo)量耦合增益的分布式控制協(xié)議，利用LQR

4、方法得到了使得系統(tǒng)可解最優(yōu)包圍控制問(wèn)題的反饋增益和標(biāo)量耦合增益所應(yīng)滿足的條件，仿真結(jié)果表明所有跟隨者均收斂至領(lǐng)導(dǎo)者形成的凸包內(nèi)。
　　3.研究了基于LQR的一類(lèi)異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的最優(yōu)一致性問(wèn)題。所考慮系統(tǒng)由靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者、一階跟隨者及二階跟隨者三類(lèi)智能體組成。在系統(tǒng)位置拓?fù)鋱D含有生成樹(shù)，且至少有一個(gè)二階跟隨者可得到領(lǐng)航者信息的條件下，利用線性二次調(diào)節(jié)器(LQR)理論和逆優(yōu)化方法得到了系統(tǒng)可解最優(yōu)一致性問(wèn)題的充分必要條件，也即所設(shè)計(jì)控制