本文關鍵詞：多智能體系統(tǒng)的協(xié)同一致性及應用研究

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【摘要】：隨著計算機科學、網(wǎng)絡通訊及傳感器技術的發(fā)展,多智能體系統(tǒng)(MAS)的控制問題受到了越來越多科研人員的關注,對MAS系統(tǒng)的分布式協(xié)同一致性研究及相關應用也成為了當今控制領域研究的熱點問題。MAS系統(tǒng)由多個同構或異構的智能體(Agent)組成,智能體之間通過一定的通訊鏈路實現(xiàn)信息互享。MAS系統(tǒng)的協(xié)同一致性,則是通過設計分布式網(wǎng)絡控制協(xié)議,使各智能體的狀態(tài)或輸出趨于一致。MAS系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡控制協(xié)議主要包括一階協(xié)議和二階協(xié)議。相對而言,二階協(xié)議可以實現(xiàn)各智能體的位移和速度同時趨于一致,因此更具實用性和代表性,其相應的一致性要求也更為嚴格。然而,現(xiàn)有的協(xié)同一致性協(xié)議的受控系統(tǒng)大多是連續(xù)系統(tǒng),而在實際應用中,網(wǎng)絡通訊帶寬是有限的且數(shù)據(jù)的通訊傳輸都采用離散采樣的形式,故而研究離散的分布式控制協(xié)議更具應用價值。此外,由于實際的分布式控制系統(tǒng)中,有限的通訊帶寬必然帶來通訊時延,且除了具有離散形式的通訊模塊之外,還有其他的連續(xù)動力系統(tǒng)模塊,因此研究混雜的分布式控制協(xié)議已勢在必行。基于上述分析,本文針對一類通訊鏈路不確定的離散MAS動力系統(tǒng),設計了一種基于有限時間迭代的分布式網(wǎng)絡控制協(xié)議,結果表明,只要有向通訊網(wǎng)絡拓撲圖含有一棵有向生成樹,且迭代增益矩陣滿足一定的收斂性條件,則各智能體的運行狀態(tài)可以在有限的迭代步內趨于一致。在上述研究基礎上,本文進一步針對一類混雜MAS系統(tǒng),設計了帶有時變通訊時延的分布式脈沖控制協(xié)議,并將其應用到微電網(wǎng)的二級電壓頻率調控中,結果表明,只要各控制變量的有向通訊網(wǎng)絡拓撲圖滿足一定的連通性條件,即使在通訊時延大于脈沖區(qū)間長度的情況下,受控系統(tǒng)依然保持穩(wěn)定。此外,通過對不同的網(wǎng)絡通訊拓撲結構進行仿真分析,我們得出在具有相同鏈接權值和通訊時延條件下,受控系統(tǒng)在星型通訊拓撲圖下的收斂速度最快,樹形通訊拓撲圖次之,而環(huán)形連接拓撲圖最慢。這與各類別的通訊拓撲結構的連通度有關,星型拓撲結構具有最高的連通度,但其對單點失效的魯棒性也最差,這就需要在系統(tǒng)收斂速度和連邊失效的魯棒性之間統(tǒng)籌決策。
【關鍵詞】：多智能體 一致性 微電網(wǎng) 脈沖控制 有限時間迭代
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP18
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 MAS系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制協(xié)議13-14
• 1.3.1 一階分布式控制協(xié)議13-14
• 1.3.2 二階分布式控制協(xié)議14
• 1.4 本文的研究內容及意義14-16
• 第2章 MAS系統(tǒng)協(xié)同一致性的方法16-22
• 2.1 引言16
• 2.2 預備知識16-18
• 2.2.1 網(wǎng)絡圖理論16-17
• 2.2.2 矩陣論17-18
• 2.3 協(xié)同一致性行為18-21
• 2.3.1 Boid模型的一致性行為18-19
• 2.3.2 Couzin模型的一致性行為19
• 2.3.3 聚集與蜂擁行為19-20
• 2.3.4 同步運動20-21
• 2.4 本章小結21-22
• 第3章 含不確定通訊鏈路的MAS系統(tǒng)的有限時間分布式控制22-36
• 3.1 引言22-26
• 3.1.1 有限時間控制概念22-24
• 3.1.2 不確定通訊鏈路24
• 3.1.3 迭代算法簡介24-26
• 3.2 MAS系統(tǒng)的有限時間分布式控制協(xié)議26-30
• 3.2.1 模型的建立26-28
• 3.2.2 一致性迭代算法設計28-30
• 3.3 數(shù)值仿真30-34
• 3.3.1 固定拓撲結構仿真30-32
• 3.3.2 含不確定通訊鏈路的變拓撲結構仿真32-34
• 3.4 本章小結34-36
• 第4章 帶時延的分布式脈沖控制算法和應用36-55
• 4.1 引言36-43
• 4.1.1 脈沖控制簡介36-38
• 4.1.2 微電網(wǎng)簡介38-41
• 4.1.3 微電網(wǎng)二級控制簡介41-43
• 4.2 微電網(wǎng)的二級分布式脈沖控制43-47
• 4.2.1 電壓的調節(jié)與頻率的恢復43-46
• 4.2.2 有功功率共享46-47
• 4.3 數(shù)值仿真47-53
• 4.3.1 有效性驗證48-50
• 4.3.2 參數(shù)分析50-53
• 4.4 本章小結53-55
• 結論和展望55-57
• 一、論文工作總結55-56
• 二、工作展望56-57
• 參考文獻57-63
• 致謝63-64
• 附錄A 攻讀碩士學位期間的研究成果64-65
• 附錄B 攻讀碩士學位期間參加的科研項目65

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本文編號：957820