二阶多智能体系统一致性控制及其应用

作     者：窦金环 

作者单位：山东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯文英

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：二阶多智能体系统 时滞 有向图 一致性 包含控制 编队控制 

摘      要：多智能体系统作为复杂网络研究领域的重要分支,一直被物理学,数学,控制科学,统计学等学科广泛研究,受到了各领域科学家的深刻关注.一致性问题作为基础问题尤为重要,一致性即系统中的各个个体就所期望的状态达到一致.基于一致性控制的应用有包含控制、编队控制和编队包含控制等,也都是在一致性算法的基础上解决问题.另外,多智能体系统在应用环境中会受外界干扰因素影响,比如存在时滞和噪声等,其研究有着重要意义. 本文讨论了有向拓扑条件下的二阶多智能体系统一致性控制及其应用,主要研究内容如下: 第一章介绍了多智能体系统的研究背景与研究现状,给出了本文的基本结构及所需的相关定义和引理. 第二章讨论了带有领导者的二阶多智能体系统的一致性.利用频域分析法分析闭环系统极点位置,得出系统在有时滞控制协议下可以达到一致的时滞界.然后与无时滞控制协议下的闭环系统的特征根进行比较,计算出系统在有时滞控制协议下可更快收敛的时滞上界.并通过数值仿真验证了定理的有效性. 第三章讨论了多个领导者的包含控制问题,分别研究了领导者为静态和领导者为动态的包含控制,在静态领导者的情况中使用速度估计器估计个体邻居的速度信息,设计静态包含控制协议,在动态领导者的情况中将系统离散化处理,对个体的过去和当前位置信息采样,设计动态包含控制协议,均可以完成包含控制并得出定理,最后给出数值仿真. 第四章讨论了领导者编队和跟随者包含问题,提出编队控制协议和包含控制协议,利用频域分析法和稳定性理论使得领导者可完成编队控制且跟随者可完成包含控制的合适参数并给出定理,最终通过数值仿真验证定理.