【摘要】：網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)作為網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的重要組成部分,在協(xié)同作業(yè)、編隊控制、動態(tài)決策、分布式優(yōu)化等問題中有廣泛應用。一致性問題作為網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)中的核心問題被學者們廣泛研究。在網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)中,時滯和網(wǎng)絡拓撲切換通常會影響系統(tǒng)的性能,導致分布式優(yōu)化的不收斂,甚至引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。時滯問題和切換問題一直是影響網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)一致性的重要問題。本課題研究時變時滯和切換拓撲條件下網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性問題,主要內(nèi)容如下:基于矢量半范數(shù)和預測控制的方法,研究了切換拓撲和可變時滯條件下同構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性問題。首先針對B矩陣滿秩的一類網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng),提出了一種基于虛預測的一致性協(xié)議;其次,提出了前置控制的策略,并在此基礎上將上述結(jié)果推廣到系統(tǒng)可控的情形,提出了系統(tǒng)可控條件下一種基于虛預測的一致性協(xié)議;最后針對一般可控可觀性條件下的網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng),在分析狀態(tài)一致和輸出一致的關系的基礎上,給出了幾類狀態(tài)和輸出一致性協(xié)議的設計思路。在一致性分析上,在標量半范數(shù)的基礎上,提出了矢量半范數(shù)進行一致性分析的方法,并以此對上述一致性協(xié)議分別進行了分析。在分析結(jié)果上,網(wǎng)絡拓撲僅要求存在一個周期性聯(lián)合生成樹,系統(tǒng)還允許有不穩(wěn)定模態(tài)。在對同構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性的分析結(jié)果的基礎上,研究了切換拓撲和可變時滯條件下異構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性問題。首先給出了異構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性協(xié)議設計的直接法,也就是先分別將B滿秩、系統(tǒng)可控條件下異構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為同構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng),再使用同構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性設計方法進行設計;其次針對直接法中的全局信息限制,提出了一種異構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性協(xié)議設計的分布式法,即同時同步異構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的異構(gòu)信息和狀態(tài)的兩層設計法。采用了矢量半范數(shù)法對上述協(xié)議分別進行了分析,并用數(shù)值和實驗驗證了分析結(jié)果的有效性。結(jié)果中網(wǎng)絡拓撲僅要求存在一個周期性聯(lián)合生成樹,系統(tǒng)還允許有不穩(wěn)定模態(tài)�；跓o模型自適應控制的方法,研究了切換拓撲和可變時滯條件下一類非線性網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的輸出一致性問題。在無模型自適應控制的框架下,針對無領導者的情形,提出了一種輸出同步協(xié)議,并采用SIA矩陣的性質(zhì)對上述協(xié)議進行了分析,給出了系統(tǒng)以指數(shù)速度達到一致性的條件,并用數(shù)值和實驗驗證了分析結(jié)果的有效性;針對領導者跟隨者的情形,根據(jù)有預設參考輸入的有無,提出了一種輸出同步協(xié)議并進行了一致性分析,給出了系統(tǒng)一致性收斂的條件,并用數(shù)值和實驗驗證了分析結(jié)果的有效性。結(jié)果表明系統(tǒng)輸出同步對網(wǎng)絡拓撲僅要求存在一個周期性聯(lián)合生成樹。研究了網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)一致性協(xié)議設計與分析中的預測控制方法、多跳網(wǎng)絡和優(yōu)化問題�；谧儠r滯預測控制的方法,分別對固定拓撲和切換拓撲條件下的網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)設計了一種基于變時滯預測的一致性協(xié)議并給出了一致性分析;基于虛預測控制的方法,分別對固定拓撲條件下的一類奇異網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)和切換拓撲條件下的網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)設計了一種基于虛預測的一致性協(xié)議并給出了一致性分析。對于高階積分器型網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng),基于多跳網(wǎng)絡路由協(xié)議,針對網(wǎng)絡中有時滯和無時滯的情形,分別提出了兩種新的基于多跳網(wǎng)絡通訊的一致性協(xié)議并給出了一致性收斂的充要條件。針對切換拓撲條件下的考慮約束和優(yōu)化的一致性問題,根據(jù)攝動指數(shù)一致穩(wěn)定網(wǎng)絡的結(jié)果,給出了切換拓撲條件下的考慮約束與優(yōu)化的一致性協(xié)議,并結(jié)合三類網(wǎng)絡拓撲切換分別給出了集合聚集性、一致性和最優(yōu)性的分析。
【圖文】：

是不穩(wěn)定的，這里需要提醒讀者不要將一致性和穩(wěn)定性聯(lián)系起來，二者沒有明顯的聯(lián)系。本文還考慮了一致性具體實現(xiàn)中的多跳網(wǎng)絡問題以及一致性協(xié)議設計中的優(yōu)化問題。文章結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，，各章具體工作和貢獻，分別簡介如下：第二章主要解決同構(gòu)網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性問題。針對的網(wǎng)絡連通性是最一般的網(wǎng)絡連通性條件，允許時滯是時變的，網(wǎng)絡連通性是最一般的，給出的一致性的結(jié)果是與切換過程無關的，而且，和以前的結(jié)果不同[25, 28, 51]，針對的智能體的系統(tǒng)矩陣的特征值不再局限于單位圓內(nèi)（包括上），且最近鄰居原則（nearest-neighbor rule）被應用到智能體的狀態(tài)的所有維度上。在相對寬松的條件下，該部分將 Wang L. 的成果[13]和 Qin 的成果[72]擴展到更為一般的形式，基于半范數(shù)的分析方法將具有積分器形式和線性時不變形式的網(wǎng)絡化多智能體系統(tǒng)的一致性問題綜合起來。章節(jié)主要分三個部分

狀態(tài)軌跡Fig.2-5StateTrajectory
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP13


本文編號：2619017