基于事件触发的多智能体系统的共识控制

作     者：张书宁 

作者单位：曲阜师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王强德

授予年度：2024年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：多智能体系统 事件触发控制 H_∞控制 输入饱和 未知控制方向 状态约束 状态时滞 

摘      要：近年来,多智能体系统由于在网络化控制、无人驾驶飞行器姿态调节、编队控制等诸多领域中的应用得到了广泛关注.共识控制是多智能体系统控制中最为基础的课题,其主要思想是通过设计控制器使得每个智能体的状态最终都趋于一致.由于在实际应用中多智能体系统通信资源非常有限,研究具有事件触发策略的多智能体系统的共识控制是非常有意义的.本文的主要内容如下: 1.针对具有参数不确定性和外部干扰的线性多智能体系统,研究了基于事件触发策略的鲁棒H∞控制问题.通过引入一定的变量变换,将多智能体系统的共识问题转换成一组子系统稳定性分析的问题.提出了基于相邻智能体观测器状态的事件触发协议,观测器的设计则利用可用输出信号获得.在此协议下,每个智能体都能在满足给定的H∞性能指标的情况下达成共识,并且不会出现Zeno行为.一个仿真实例验证了该理论的有效性. 2.针对一类具有未知控制方向和执行器饱和的非线性多智能体系统,研究了基于事件触发机制的自适应控制算法.利用光滑的Lipschitz函数近似饱和非线性函数,而Nussbaum函数则处理未知的控制方向和残差项.事件触发机制旨在确定通信时间,从而大大减轻了通信负担.此外,还利用了一个额外的估计器来处理邻近动态中涉及的未知参数,并防止信息交换导致相连子系统之间出现一致性误差.结果表明,闭环系统的所有信号都是有界的,共识跟踪误差收敛到一个有界集.同时,消除了Zeno行为.仿真结果证实了所提方法的有效性. 3.针对具有输入饱和、未知控制方向、全状态约束和状态延迟的非线性多智能体系统,研究了共识跟踪控制.在有向图的情况下,提出了一种基于事件触发策略的分布式自适应控制方案.使用径向基函数神经网络来逼近不确定的非线性函数,使用障碍李亚普诺夫函数来防止违反全状态约束,并构建适当的李亚普诺夫-克拉索夫斯基泛函来补偿未知延迟造成的负面影响.利用辅助系统和Nussbaum函数来处理输入饱和和未知控制方向的影响,并采用事件触发控制策略来节省通信资源.结果表明,闭环系统的所有信号都是有界的,没有违反状态约束,并消除了Zeno现象.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性.