多智能體系統(tǒng)（給定）有限時(shí)間控制問(wèn)題研究.pdf

1、大規(guī)?；W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有復(fù)雜動(dòng)特性，其控制問(wèn)題既十分重要又極具挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的集中式控制（Centralized Control）方法已經(jīng)很難滿足復(fù)雜大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的要求。不同于傳統(tǒng)的集中式控制方法，分布式控制（Distributd Control）方法具有所用信息量少，協(xié)作性好，靈活性高，可擴(kuò)展性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，旨在只有局部通信而沒(méi)有中央調(diào)控條件下各子系統(tǒng)通過(guò)局部耦合協(xié)調(diào)合作來(lái)達(dá)到整體共同目標(biāo)，因此是大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化局部信息交互系

2、統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)的理想選擇，近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星姿態(tài)控制，智能交通系統(tǒng)，大規(guī)模電力調(diào)度等領(lǐng)域。協(xié)同一致性（Cooperitive Consensus）問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)化多智能體系統(tǒng)（Networked Multi-agent Systems，NMAS）分布式控制研究中最基本的問(wèn)題，是解決其他分布式控制問(wèn)題的基礎(chǔ)。如何保證復(fù)雜多智能體系統(tǒng)在盡可能弱的通訊拓?fù)錀l件下實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定度、高精度、高速度收斂是研究多智能體系統(tǒng)一致性問(wèn)題的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　

3、　本文緊緊圍繞：
　　a）帶有復(fù)雜不確定性因素的非線性多智能體系統(tǒng)的自適應(yīng)有限時(shí)間一致性控制問(wèn)題；
　　b）多智能體系統(tǒng)的給定有限時(shí)間一致性控制問(wèn)題，展開(kāi)研究，主要完成了以下創(chuàng)新性工作：
　　有限時(shí)間一致性控制
　?、籴槍?duì)單向通訊拓?fù)錀l件下二階非線性多智能體系統(tǒng)有限時(shí)間一致性控制問(wèn)題，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)新的Laplacian矩陣并通過(guò)嚴(yán)格的理論分析證明得出該矩陣的一個(gè)重要性質(zhì)，將該矩陣引入合適的Lyapunov候選函數(shù)

4、中，提出了適用于單向通訊網(wǎng)絡(luò)下非線性多智能體系統(tǒng)的分布式自適應(yīng)有限時(shí)間一致性控制算法。該方法解決了現(xiàn)有有限時(shí)間控制理論幾乎無(wú)法對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格解析分析的理論難題。在此基礎(chǔ)上，將上述有限時(shí)間穩(wěn)定性分析方法進(jìn)一步推廣應(yīng)用到該系統(tǒng)的編隊(duì)-合圍控制問(wèn)題中，解決了單向拓?fù)錀l件下二階非線性多智能體系統(tǒng)的連續(xù)有限時(shí)間編隊(duì)-合圍問(wèn)題。
　?、卺槍?duì)同時(shí)具有未知時(shí)變控制增益，不可線性參數(shù)化分解的不確定非線性因素以及未知不可測(cè)執(zhí)行器故障的二階復(fù)雜非線性多智

5、能體系統(tǒng)，研究了其在單向通訊拓?fù)湎碌挠邢迺r(shí)間一致性控制問(wèn)題，結(jié)合加冪積分技術(shù)，核心函數(shù)技術(shù)以及自適應(yīng)方法，設(shè)計(jì)出了基于分?jǐn)?shù)階狀態(tài)反饋以及分?jǐn)?shù)階自適應(yīng)律的容錯(cuò)有限時(shí)間一致性控制算法，通過(guò)引入虛擬參數(shù)估計(jì)誤差以及局部滑膜誤差的概念，巧妙構(gòu)造了Lyapunov候選函數(shù)，給出了系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定性的嚴(yán)格理論分析與證明，從而解決了對(duì)存在未知時(shí)變控制增益以及未知不可測(cè)執(zhí)行器故障條件下復(fù)雜多智能體系統(tǒng)有限時(shí)間一致性控制的難題。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將該方法

6、推廣到了高階非仿射多智能系統(tǒng)，結(jié)合反衍控制設(shè)計(jì)思想，歸納法思想，高階加冪積分技術(shù)，核心函數(shù)技術(shù)以及自適應(yīng)方法，建立了有限時(shí)間一致性協(xié)議，解決了高階非仿射多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間一致性控制問(wèn)題。
　?、坩槍?duì)帶有非匹配不確定性的高階純反饋（Pure-feedback）多智能體系統(tǒng)，通過(guò)引入基于虛擬分?jǐn)?shù)階濾波的分?jǐn)?shù)階-動(dòng)態(tài)面設(shè)計(jì)概念，設(shè)計(jì)出了基于分?jǐn)?shù)階狀態(tài)反饋的有限時(shí)間神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)一致性追蹤控制算法，并通過(guò)應(yīng)用Lyapunov穩(wěn)定性分析

7、方法、反衍控制設(shè)計(jì)方法以及打包函數(shù)（packaged function）技術(shù)，給出了系統(tǒng)穩(wěn)定的嚴(yán)格理論分析與證明，解決了此類(lèi)帶有非匹配不確定性的高階復(fù)雜系統(tǒng)的有限時(shí)間一致性追蹤控制問(wèn)題，并進(jìn)一步將此穩(wěn)定性分析方法拓展應(yīng)用到了該類(lèi)系統(tǒng)的有限時(shí)間合圍控制中。
　　給定有限時(shí)間控制
　?、芴岢隽艘环N全新的有限時(shí)間控制理論與分析方法，不同于傳統(tǒng)的依賴符號(hào)函數(shù)或分?jǐn)?shù)階狀態(tài)反饋的有限時(shí)間控制，該方法中所得的有限收斂時(shí)間不依賴于任何初始條

8、件和其他設(shè)計(jì)參數(shù)，因此可以提前統(tǒng)一給定?；谠撚邢迺r(shí)間控制理論思想，針對(duì)一階線性多智能體系統(tǒng)，分別在無(wú)向拓?fù)浜陀邢蛲負(fù)錀l件下建立了在提前統(tǒng)一給定有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)協(xié)同一致的結(jié)果，解決了現(xiàn)有有限時(shí)間控制理論無(wú)法提前給定統(tǒng)一的有限時(shí)間表達(dá)式的難題，更進(jìn)一步解決了現(xiàn)有有限時(shí)間控制理論不連續(xù)或不平滑的難題。更進(jìn)一步，將此有限時(shí)間控制理論拓展應(yīng)用到高階多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)-跟隨一致性控制問(wèn)題中，解決了高階系統(tǒng)有限時(shí)間控制中存在的控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜以及分析過(guò)程