【摘要】：多智能體系統(tǒng)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實世界中的典型例子,在自然、工業(yè)和社會網(wǎng)絡(luò)中大量存在。研究多智能體系統(tǒng)的同步問題對于解釋自然中的群集現(xiàn)象,實現(xiàn)生產(chǎn)實踐中無人系統(tǒng)的協(xié)同控制以及分析社會網(wǎng)絡(luò)中的博弈演化機制都有重要意義。本文研究了多智能體系統(tǒng)中與現(xiàn)實結(jié)合更緊密的一類,即異構(gòu)多智能體系統(tǒng),的分布式同步問題。異構(gòu)指的是系統(tǒng)內(nèi)智能體的動力學(xué)不完全一致,顯然這一特性在眾多多智能體系統(tǒng)中都是存在的,但時常忽略了智能體間的差異性。異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的一個典型例子是由無人機和無人艇組成的混合編隊。本文研究了一類異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的分布式同步問題,提出了有效的同步策略,得出了實現(xiàn)同步的充分和必要條件,并量化了同步速率。研究發(fā)現(xiàn)能否同步取決于最終動力學(xué)矩陣與系統(tǒng)通訊圖對應(yīng)的拉普拉斯矩陣的非零特征值的最大實部孰大孰小。出于必要條件證明的需要,本文還發(fā)展了關(guān)于一類擾動系統(tǒng)的研究。本文先研究了一類特殊的擾動系統(tǒng),這類系統(tǒng)以線性定常系統(tǒng)的基礎(chǔ),在動力學(xué)矩陣上添加了指數(shù)收斂的擾動。我們發(fā)現(xiàn)擾動系統(tǒng)的解矩陣與線性定常系統(tǒng)的解矩陣具有很高的相似性,主要體現(xiàn)在:1.都能按增長率主導(dǎo)項的分解,并且分解的系數(shù)矩陣互相獨立。2.它們的范數(shù)是指數(shù)同階函數(shù),因而若原系統(tǒng)穩(wěn)定則擾動系統(tǒng)穩(wěn)定。3.他們具有相同的主導(dǎo)左特征模態(tài),并且這些主導(dǎo)左特征模態(tài)的增長率是指數(shù)同階的。然后本文研究了可以交互動力學(xué)信息的異構(gòu)多智能體系統(tǒng),提出了一種分布式實現(xiàn)的同步策略,并通過分離同步項和誤差項得出了該系統(tǒng)與一般同構(gòu)系統(tǒng)的區(qū)別在于一個疊加在動力學(xué)上的收斂耦合項。通過一種非常規(guī)的李雅普諾夫分析方法結(jié)合比較原理,本文提出了達成同步的充分條件,并得到了同步的最慢速率。通過對擾動系統(tǒng)的研究,本文提出了達成同步的必要條件,并分析了沒有被它們所涵蓋的極少部分情況。值得指出,充分條件和必要條件中的分析方法也適用于其它類似的耦合系統(tǒng)。最后本文的仿真實驗的結(jié)果符合上述理論。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;O157.5

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