【摘要】：在過(guò)去的十多年間,多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制問(wèn)題引起了廣大研究人員的關(guān)注,在許多不同的學(xué)科領(lǐng)域中,如生物、物理、機(jī)器人學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué),有著十分廣泛的應(yīng)用。多智能體系統(tǒng)是由多個(gè)具有自主能力的智能體組成,關(guān)于多智能系統(tǒng)協(xié)同控制問(wèn)題的一個(gè)重要和基本的研究?jī)?nèi)容就是設(shè)計(jì)分布式控制器,使得所有智能體的狀態(tài)或輸出趨于一個(gè)共同的值。多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制問(wèn)題包括三類：一是無(wú)領(lǐng)導(dǎo)智能體的趨同控制問(wèn)題；二是有一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)智能體的分布式跟蹤控制問(wèn)題；三是有多個(gè)領(lǐng)導(dǎo)智能體的包含控制問(wèn)題。本論文主要研究非線性多智能體系統(tǒng)的分布式趨同、跟蹤和包含控制問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容包括以下兒個(gè)方面。首先,研究了一類非線性多智能體系統(tǒng)的趨同控制問(wèn)題。每個(gè)智能體方程的非線性項(xiàng)滿足Lipschitz連續(xù)條件,且每個(gè)智能體受到屬于L2[0，∞)函數(shù)空間的外部擾動(dòng)。通過(guò)定義一個(gè)合適的控制輸出,多智能體系統(tǒng)的趨同控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)H∞控制問(wèn)題�；诖�,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)分布式動(dòng)態(tài)輸出反饋控制算法以解決多智能體系統(tǒng)的趨同控制問(wèn)題。另外,我們還研究了非線性項(xiàng)滿足扇區(qū)條件的非線性多智能體系統(tǒng)的趨同控制問(wèn)題,并且給出一個(gè)分布式動(dòng)態(tài)輸出反饋算法用來(lái)解決多智能體系統(tǒng)的趨同控制問(wèn)題。由于線性矩陣不等式解集具有凸集的性質(zhì),只須求解三個(gè)線性矩陣不等式即可得到動(dòng)態(tài)控制器的參數(shù)。其次,我們研究了一類異構(gòu)非線性多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題和包含控制問(wèn)題。每個(gè)跟隨智能體的方程都是輸出反饋型的,并且關(guān)于其輸出的相對(duì)階都一樣。對(duì)于多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題,我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)態(tài)控制器使得所有跟隨智能體的輸出都可以跟蹤上一個(gè)指定的軌跡,而這個(gè)軌跡就是領(lǐng)導(dǎo)智能體的輸出。對(duì)于多智能體系統(tǒng)的包含控制問(wèn)題，，控制目標(biāo)是設(shè)計(jì)分布式控制器使得所有跟隨智能體的輸出進(jìn)入由領(lǐng)導(dǎo)智能體輸出張成的凸包中。為此,我們將多智能體系統(tǒng)的包含控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)多智能體系統(tǒng)的協(xié)同輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題。遞歸設(shè)計(jì)和內(nèi)模原理被用來(lái)設(shè)計(jì)分布式控制器。最后,討論了線性多智能體系統(tǒng)和非線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制問(wèn)題。對(duì)于線性多智能體系統(tǒng),我們先研究了單個(gè)智能體的有限時(shí)間跟蹤控制問(wèn)題,然后針對(duì)單輸入線性多智能體系統(tǒng)給出了一個(gè)分布式有限時(shí)間跟蹤控制算法。證明了跟蹤誤差在任何有限的時(shí)間區(qū)間內(nèi)都不會(huì)趨于無(wú)窮,并且整個(gè)多智能體系統(tǒng)的狀態(tài)將在有限時(shí)間內(nèi)跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)智能體的狀態(tài)。對(duì)于多輸入線性多智能體系統(tǒng),我們給出了相似的結(jié)論。對(duì)于通信拓?fù)鋱D為有向圖的非線性多智能體系統(tǒng),其中每個(gè)智能體的方程都是嚴(yán)格反饋形式的,根據(jù)齊次系統(tǒng)理論,我們給出了高階線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制算法。然后,我們給出了嚴(yán)格反饋形式的非線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制算法。當(dāng)智能體的狀態(tài)不可測(cè)時(shí),我們構(gòu)造了有限時(shí)間觀測(cè)器來(lái)估計(jì)每個(gè)智能體的真實(shí)狀態(tài),然后用觀測(cè)器的狀態(tài)來(lái)構(gòu)造非線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間跟蹤控制算法。
【圖文】：

圖４．１跟庿巧能化與領(lǐng)詩(shī)轉(zhuǎn)能體的輸山邐、逡逑

１邋．５邋Ｉ邋－邋＇邐－ｒｒ－．｜－？．Ｔ－．邐－邋—邐？邐Ｉ邐－邋＇邋－邋Ｉ逡逑＂ ｆｏｌｌｏｗｅｒ邋１逡逑——ｆｏｌｌｏｗｅｒ邋２逡逑＂■■■■＂■■■邋ｆｏｌｌｏｗｅｒ邋３逡逑漏逡逑０邐１邐２邐３邐４邐５邐６逡逑Ｔｉｍｅ邋ｓ逡逑困４．２跟隨智能體與領(lǐng)導(dǎo)智能體的輸出逡逑０．５邐￣邋＾邐＇邐■＂＊邐Ｉ邐＼邐？逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP18;TP13

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本文編號(hào)：2631345