基于联合连通图的非线性多智能体系统Leader-following一致性控制

作     者：赵濛 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘允刚;古婵

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：多智能体系统 渐近一致性 固定时间一致性 联合连通图 自适应控制 

摘      要：近些年来,多智能体系统的一致性问题是一个在各个领域都十分受关注的热门话题。但已有的渐近一致性的很多研究中,智能体动力学方程通常被限制为单积分器、双积分器或一般高阶线性系统,对于受到未知干扰和带有非线性部分的不确定系统的研究有待加强。另一个常见的问题是,大多数提出的分布式一致性协议是基于领导者的控制输入为零或者已知的情况,但在许多情况下,这是有局限性的。除此之外,相比渐近一致性,固定时间一致性更具实际意义,这是因为固定时间控制还具有更强的抗干扰能力、更高的控制精度等特点。因此,本文在以往文献的基础上利用Lyapunov稳定定理、固定时间稳定理论以及自适应控制理论等,分别研究了基于联合连通图的非线性多智能体系统渐近leader-following一致性控制问题和固定时间leader-following一致性控制问题。本文的具体工作如下:(1)基于联合连通图的非线性多智能体系统渐近一致性跟踪控制针对一类非线性多智能体系统的分布式leader-following一致性问题,设计了自适应动态增益的分布式控制。该非线性多智能体系统还受到了来自外部的未知干扰,更重要的是领导者的控制输入是非零且未知,并且领导者的控制输入具有未知上界。基于智能体之间的相对信息(局部信息)和拉普拉斯矩阵的最大特征值以及最小特征值(全局信息),引入自适应技术,设计了带有动态增益的分布式控制协议。除此之外,考虑到了该问题是在联合连通图下进行研究的,因此,利用柯西收敛定理针对该问题所研究的Lyapunov函数进行稳定性分析。然后,通过仿真来为理论部分提供了更直观的证明。(2)基于联合连通图的非线性多智能体系统固定时间一致性跟踪控制针对一类非线性多智能体系统在联合连通图下固定时间leader-following一致性问题,设计出了具有针对性的固定时间一致性协议。值得注意的是,所研究的非多智能体系统还受到外部扰动的影响。为了使系统解决系统中的不确定性,并保证多智能体系统达到固定时间leader-following一致性,设计了具有针对性的固定时间一致性协议,其中包含有专门消除外部干扰影响的指定项。与其他研究多智能体固定时间一致性问题的文献相比,该协议的优势在于可以在联合连通图下同时抵御多智能体系统中的非线性的影响以及消除外部扰动的影响。最后,通过仿真来为理论部分提供了更直观的证明。本文考虑到了在实际应用中,智能体之间的信息传输经常受到地形障碍和外部干扰的影响,从而导致通信拓扑结构发生改变,因此,本文按照从渐近一致性到固定时间一致性的顺序,系统地研究了基于联合连通图的非线性多智能体系统跟踪控制一致性问题。