基于事件触发通信方式的多智能体一致性研究

作     者：赵大端 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董滔

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：多智能体网络 一致性 事件触发通信 芝诺行为 类芝诺行为 

摘      要：多智能体网络的分布式协同控制在实际工程中有着十分广泛的应用背景。在工业和军事领域,存在众多的多智能体网络协同控制问题,例如无人机的编队控制、无线传感网络的状态估计以及航空母舰上舰载机的姿态调整等。网络化控制系统的协同理论和方法是实现上述群体系统工程应用的核心理论和基础技术。其中,多智能体网络的一致性作为一个关键性问题受到了越来越多学者的关注。由于网络通信资源的约束和智能体计算能力的限制,传统基于连续实时信息交互的一致性协议已经不能很好的指导实践。因此,如何在采样信息的基础上达到对系统控制的目的已经成为一致性控制领域亟待解决的问题之一。事件触发通信机制的提出为解决上述问题提供了一种新思路,本文正是基于这个思路,研究了事件触发通信方式下多智能体网络的一致性问题。主要内容和创新之处可概述如下:(1)在单个智能体存在输出延时和多智能体网络通信带宽受限的条件下,研究了基于事件触发通信方式且带有降阶观测器的多智能体网络一致性问题。首先,给出了一种智能体降阶观测器的构造算法。然后,基于降阶观测器的状态和邻居节点的输出状态,提出了一种新颖的分布式事件触发通信方式。在此通信方式下,通过积分不等式技术和矩阵理论,得到了多智能体网络实现一致的充分条件。与此同时,还得到了系统输出最大延时的估计值和事件触发时刻序列中不存在芝诺行为的参数条件。最后,提供了两个仿真实例验证了所提理论的正确性。(2)在离散时间二阶多智能体网络通信带宽受限的条件下,研究了基于事件触发通信的离散二阶多智能体网络的一致性问题。首先,基于二阶多智能体网络中的位置和速度两个状态变量,提出了一种新颖的离散时间分布式事件触发控制机制。然后,利用双线性变换技术、积分不等式技术和矩阵理论,得到了离散时间二阶多智能体网络实现一致的充分条件。不同于以往的工作,所得的条件揭示了Laplacian矩阵特征值和控制耦合增益对多智能体网络一致性的影响。同时,还得到了事件触发时刻序列中不存在类芝诺行为的参数条件。最后,提供了一个仿真实例验证了所提理论的正确性。