【摘要】：多智能體系統(tǒng)由多個簡單個體組成,其協(xié)作控制主要是指個體通過交換局部信息而完成給定的群體任務(wù)。伴隨著分布式控制理論在現(xiàn)實工程中的廣泛應(yīng)用,如分布式傳感器的網(wǎng)絡(luò)化控制、多機器人的編隊與控制、辦公樓宇的自動化以及智能交通等,多智能體系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制逐漸成為相關(guān)科研工作者的熱點研究問題。其中,包圍控制以及最優(yōu)一致性是該領(lǐng)域中的基本問題,包圍控制問題目的是通過設(shè)計合適的基于個體的控制協(xié)議,使跟隨者收斂到由領(lǐng)導(dǎo)者所形成的凸包內(nèi);最優(yōu)一致性問題則是給定系統(tǒng)的性能指標(biāo)函數(shù),尋求最優(yōu)的控制輸入使得多智能體系統(tǒng)以最優(yōu)的性能實現(xiàn)一致性。本文主要應(yīng)用最優(yōu)控制理論中的線性二次型調(diào)節(jié)器算法(LQR),針對多智能系統(tǒng)的最優(yōu)包圍控制問題以及最優(yōu)一致性問題展開研究,論文的主要結(jié)論如下:1.針對由多個靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者組成的一階多智能體系統(tǒng),利用LQR方法研究了最優(yōu)包圍控制問題。設(shè)計了基于跟隨者個體的控制協(xié)議,其中包含待定的全局量化因子。針對所給的與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相關(guān)的全局成本函數(shù),得到了使得系統(tǒng)可解最優(yōu)包圍控制問題的全局量化因子所應(yīng)滿足的條件。仿真結(jié)果表明,所有跟隨者的狀態(tài)最終收斂到由領(lǐng)導(dǎo)者組成的凸包內(nèi),且給定性能指標(biāo)函數(shù)達(dá)到了極小值。2.基于LQR方法,研究了一類一般線性多智能體系統(tǒng)最優(yōu)包圍控制問題。所考慮系統(tǒng)由多個靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者組成,具有固定的信息交換拓?fù)�。設(shè)計了基于跟隨者個體的含有待定反饋增益和標(biāo)量耦合增益的分布式控制協(xié)議,利用LQR方法得到了使得系統(tǒng)可解最優(yōu)包圍控制問題的反饋增益和標(biāo)量耦合增益所應(yīng)滿足的條件,仿真結(jié)果表明所有跟隨者均收斂至領(lǐng)導(dǎo)者形成的凸包內(nèi)。3.研究了基于LQR的一類異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的最優(yōu)一致性問題。所考慮系統(tǒng)由靜態(tài)領(lǐng)導(dǎo)者、一階跟隨者及二階跟隨者三類智能體組成。在系統(tǒng)位置拓?fù)鋱D含有生成樹,且至少有一個二階跟隨者可得到領(lǐng)航者信息的條件下,利用線性二次調(diào)節(jié)器(LQR)理論和逆優(yōu)化方法得到了系統(tǒng)可解最優(yōu)一致性問題的充分必要條件,也即所設(shè)計控制協(xié)議在所求得的性能指標(biāo)意義下是最優(yōu)的。仿真結(jié)果驗證了算法的有效性。
【圖文】：

多智能體系統(tǒng)的最優(yōu)包圍控制問題研究- 2 -圖1.1 多智能體系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)示意圖(1) 一致性問題（Consensus Problem）從某一個狀態(tài)量上來看，多個智能體趨于相等即意味著達(dá)到“一致”，而在一致性問題中，智能體之間的信息傳遞規(guī)則由一致性控制協(xié)議來描述。在多智能體系統(tǒng)中有限的信息交換傳遞情況下，構(gòu)造在單個智能體與之相鄰個體即鄰居智能體之間的網(wǎng)絡(luò)化的分布式控制協(xié)議，，從而隨著時間的推移，使得整系統(tǒng)中的所有智能體的在某一個狀態(tài)量或是所有狀態(tài)量上趨于一致，即為一致性問題[5]。圖1.2所示描述了分布式控制協(xié)議下，智能體位移隨時間的變化示意圖。(2) 包圍控制問題（Containment Control）包圍控制問題與一致性問題的不同之處在于，包圍控制中所有智能體最終所形成的編隊具有包圍目標(biāo)的目的。在構(gòu)造了單個智能體與其鄰居智能體之間的分布式控制協(xié)議后

(c) t=4s (d) t=6s(e) t=8s (f) t=10s圖1.2 智能體隨時間變化示意圖一致性是多智能體系統(tǒng)分布式控制研究的基礎(chǔ)問題，在分布式協(xié)作控制的發(fā)展中，
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP18;TP13

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 馬婧瑛;鄭元世;王龍;;多智能體系統(tǒng)的性能優(yōu)化[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);2015年03期

2 閔海波;劉源;王仕成;孫富春;;多個體協(xié)調(diào)控制問題綜述[J];自動化學(xué)報;2012年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張方方;多智能體系統(tǒng)分布式優(yōu)化控制[D];山東大學(xué);2015年

2 楊文;多智能體系統(tǒng)一致性問題研究[D];上海交通大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張平輝;帶有分布式時滯多智能體系統(tǒng)的平均一致性[D];江西師范大學(xué);2014年

本文編號：2516627