作為分布式協(xié)同控制的基本問(wèn)題,多智能體系統(tǒng)一致性問(wèn)題得到了控制領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者們的廣泛關(guān)注。一致性相關(guān)理論被廣泛應(yīng)用于多機(jī)器人系統(tǒng)編隊(duì)控制、多智能車系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制、多衛(wèi)星系統(tǒng)姿態(tài)控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式信息融合等諸多方面。多智能體系統(tǒng)的一致性是指,系統(tǒng)中各個(gè)智能體通過(guò)分布式的控制算法,依靠經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得的局部信息,使得其狀態(tài)或輸出能夠達(dá)成一致。根據(jù)系統(tǒng)中領(lǐng)航者的數(shù)量,一致性問(wèn)題可分為無(wú)領(lǐng)航一致性問(wèn)題、領(lǐng)航跟隨一致性問(wèn)題和包含控制問(wèn)題。對(duì)于異構(gòu)多智能體系統(tǒng),其中領(lǐng)航者和跟隨者由不同的動(dòng)力學(xué)方程描述,跟隨者需要跟蹤領(lǐng)航者產(chǎn)生的參考信號(hào),并抑制領(lǐng)航者產(chǎn)生的擾動(dòng)信號(hào)。異構(gòu)多智能體系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一致性問(wèn)題稱為輸出一致性問(wèn)題,且可根據(jù)系統(tǒng)中領(lǐng)航者的數(shù)量分為領(lǐng)航跟隨輸出一致性問(wèn)題和輸出包含控制問(wèn)題。由于執(zhí)行器飽和現(xiàn)象在實(shí)際工程系統(tǒng)中廣泛存在,研究執(zhí)行器飽和下的多智能體系統(tǒng)一致性問(wèn)題兼具理論及工程應(yīng)用的意義。本文考慮了標(biāo)準(zhǔn)飽和執(zhí)行器和非完美執(zhí)行器(imperfect actuators)兩種執(zhí)行器飽和情況,并以低增益反饋(low gain feedback)一致性控制策略為核心,研究了輸入飽和多智能體系統(tǒng)的半全局一致性問(wèn)題、魯棒半全局一致性問(wèn)題及半全局輸出一致性問(wèn)題。論文的主要工作及研究成果如下:1.非完美執(zhí)行器多智能體系統(tǒng)的魯棒半全局一致性。非完美執(zhí)行器的輸入輸出特性包含了飽和、死區(qū)以及參數(shù)不確定性等非線性特性。此外,智能體還受到可疊加擾動(dòng)的影響。在強(qiáng)連通細(xì)平衡的通信拓?fù)湎?我們利用高低增益反饋和低增益變結(jié)構(gòu)控制兩種方法實(shí)現(xiàn)非完美執(zhí)行器多智能體系統(tǒng)的魯棒半全局領(lǐng)航跟隨一致性。此外,當(dāng)智能體(跟隨者)間的通信拓?fù)淇捎脽o(wú)向圖表示時(shí),我們利用高低增益反饋法實(shí)現(xiàn)非完美執(zhí)行器多智能體系統(tǒng)的魯棒半全局無(wú)領(lǐng)航一致性(魯棒半全局包含控制)。2.輸入飽和離散多智能體系統(tǒng)的半全局一致性。系統(tǒng)中智能體的執(zhí)行器非線性特性可用標(biāo)準(zhǔn)飽和函數(shù)來(lái)描述。我們利用一種改進(jìn)的離散參數(shù)黎卡提方程,設(shè)計(jì)低增益反饋一致性算法,分別解決了輸入飽和離散多智能體系統(tǒng)在有向通信拓?fù)湎碌陌肴诸I(lǐng)航跟隨一致性問(wèn)題、半全局無(wú)領(lǐng)航一致性問(wèn)題和半全局包含控制問(wèn)題。3.輸入飽和異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的半全局輸出一致性。輸出一致性問(wèn)題的主要難點(diǎn)在于跟隨者為了跟蹤領(lǐng)航者的輸出軌跡,在控制器設(shè)計(jì)時(shí)必須要知道領(lǐng)航者的狀態(tài)信息。而領(lǐng)航者不可能是每一個(gè)跟隨者的鄰居,所以我們?yōu)楦S者設(shè)計(jì)了分布式領(lǐng)航者狀態(tài)觀測(cè)器,來(lái)估計(jì)領(lǐng)航者的狀態(tài)。基于分布式領(lǐng)航者狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)的低增益反饋一致性算法可以實(shí)現(xiàn)輸入飽和異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的半全局領(lǐng)航跟隨輸出一致性和半全局輸出包含控制。4.輸入飽和異構(gòu)離散多智能體系統(tǒng)的半全局輸出一致性。在輸出一致性問(wèn)題的研究中,分布式領(lǐng)航者狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵問(wèn)題之一。連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的高增益分布式領(lǐng)航者狀態(tài)觀測(cè)器并不適用于離散時(shí)間系統(tǒng)。因此我們構(gòu)造了一個(gè)不依賴于高增益的離散型分布式領(lǐng)航者狀態(tài)觀測(cè)器。依據(jù)此狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)的低增益反饋一致性算法可以實(shí)現(xiàn)輸入飽和異構(gòu)離散多智能體系統(tǒng)的半全局領(lǐng)航跟隨輸出一致性和半全局輸出包含控制。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2818500