發(fā)布時間：2020-04-13 08:40

【摘要】：近年來,由于在眾多領(lǐng)域潛在的應(yīng)用價值,多智能體系統(tǒng)的一致性分布式控制問題已經(jīng)成為控制領(lǐng)域重要的研究方向。然而值得注意的是,很多現(xiàn)有的多智能體控制方面的研究成果所采用的模型過于簡單,忽略了實際系統(tǒng)中存在的非完整約束、不滿足匹配條件的高階非線性以及控制方向未知等特點,以至于無法精確地描述每個智能體的動態(tài)特性。這樣的要求也因此導(dǎo)致了所提分布式控制器的應(yīng)用范圍相對有限。本文我們利用積分反步法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Nussbaum函數(shù)等設(shè)計手段,對系統(tǒng)中存在非完整約束、未知的非線性動力學(xué)、狀態(tài)不可測、控制方向未知等情況下多智能體系統(tǒng)的一致性分布式控制問題進行了比較深入的研究,取得了一些具有創(chuàng)新性的研究成果。本文的主要工作和創(chuàng)新之處有如下幾個方面:1.針對多個(1,2)型非完整移動機器人,研究了無領(lǐng)導(dǎo)者下的一致性分布式控制問題。提出了新的狀態(tài)-輸入變換,可以將原始的非完整系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成新的系統(tǒng)。然后,基于轉(zhuǎn)換后的新系統(tǒng),我們給出了一致性分布式控制器,同時該控制器可以保證原始系統(tǒng)狀態(tài)的漸近一致。最后,我們利用Lyapunov-Razumikhin不變原理討論了存在通訊時延情況下一致性分布式控制問題。此外,我們說明了通過簡單的狀態(tài)變換,所提的分布式控制器可以直接擴展到多個(1,2)型非完整移動機器人的分布式編隊控制問題上。2.討論了有向通訊拓撲下不確定高階非線性多智能體系統(tǒng)的控制問題,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等逼近方法和積分反步法分別設(shè)計了基于狀態(tài)反饋的和基于輸出反饋的分布式控制器,實現(xiàn)了所有智能體的輸出一致。同時,利用代數(shù)圖論的相關(guān)知識構(gòu)造了整個多智能體系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù),嚴格地證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和所有閉環(huán)信號的有界性。3.針對無向通訊拓撲下多智能體系統(tǒng),考慮了控制方向未知的高階多智能體系統(tǒng)以及控制方向未知的多個Euler-Lagrange系統(tǒng)的一致性控制問題。利用Nussbaum函數(shù)分別為兩類多智能體系統(tǒng)設(shè)計了分布式控制器。通過Lyapunov穩(wěn)定性理論以及芭芭拉引理,證明了一致性誤差可以漸近收斂到零以及所有閉環(huán)信號的全局有界性。4.在前一塊工作的基礎(chǔ)上,研究了有向通訊拓撲下未知控制增益的二階多智能體系統(tǒng),利用傅里葉級數(shù)逼近法以及光滑的切換控制策略,提出了一致性分布式自適應(yīng)控制器,實現(xiàn)了多智能體系統(tǒng)的輸出一致。進一步地,我們考慮了有向通訊拓撲下控制方向未知的二階多智能體系統(tǒng),利用Nussbaum函數(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),提出了完全不依賴于通訊拓撲的分布式控制器,實現(xiàn)了多智能體系統(tǒng)無領(lǐng)導(dǎo)者以及有領(lǐng)導(dǎo)者兩種情況下的一致,同時也證明了所有閉環(huán)信號的有界性。
【學(xué)位授予單位】：上海理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP18;TP13

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本文編號：2625819