發(fā)布時(shí)間：2017-08-05 17:21

  本文關(guān)鍵詞：高階非線性多智能體系統(tǒng)一致性控制研究

  更多相關(guān)文章： 多智能體系統(tǒng) 高階 非線性 一致性 Backstepping 自適應(yīng)魯棒

【摘要】：已有的多智能體系統(tǒng)一致性控制研究大多局限于個(gè)體動(dòng)態(tài)為一階積分器和二階積分器的分析和綜合。然而現(xiàn)有理論成果所采用的低階線性化模型過于簡(jiǎn)單,忽略了實(shí)際物理系統(tǒng)中存在的高階、非線性等特點(diǎn),以至于無法精確描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性,從而導(dǎo)致多智能體理論研究與實(shí)際應(yīng)用的脫節(jié)。本論文以高階非線性多智能體系統(tǒng)一致性控制為主線,研究了幾類高階非線性多智能體系統(tǒng)在不同非線性條件下的一致性控制問題。圍繞如何在傳統(tǒng)非線性理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)分布式控制器,拓展非線性控制理論的適用范圍與提高非線性多智能體系統(tǒng)魯棒性等問題,在Backstepping框架下提出了高階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式自適應(yīng)控制器、分布式魯棒控制器、分布式自適應(yīng)魯棒控制器以及上述控制器設(shè)計(jì)方法的綜合。首先,研究參數(shù)不確定情況下一類高階非線性多智能體的一致性控制問題。根據(jù)系統(tǒng)模型的特點(diǎn),在傳統(tǒng)Backstepping方法的基礎(chǔ)上耦合入智能體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束,建立多智能體各級(jí)動(dòng)態(tài)的分布式誤差系統(tǒng),逐步將高階多智能體控制問題轉(zhuǎn)化成多個(gè)低階多智能體的線性不確定參數(shù)自適應(yīng)控制問題,并通過李雅普諾夫穩(wěn)定分析方法和Barbalat引理證明整個(gè)多智能體系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。最后,以一個(gè)含有11個(gè)節(jié)點(diǎn)的參數(shù)不確定高階非線性多智能體網(wǎng)絡(luò)仿真案例來驗(yàn)證所提算法的有效性。其次,考慮含有未建模動(dòng)態(tài)和有界未知擾動(dòng)的高階非線性多智能體一致性控制問題。由于未建模動(dòng)態(tài)的非線性函數(shù)滿足Lipschitz條件,利用模糊邏輯系統(tǒng)逼近器估計(jì)系統(tǒng)未建模動(dòng)態(tài),結(jié)合分布式自適應(yīng)控制處理逼近器中的未知參數(shù)調(diào)節(jié)問題。進(jìn)一步,將未建模動(dòng)態(tài)的逼近誤差當(dāng)做一類擾動(dòng)與外部擾動(dòng)共同用魯棒控制方法處理,設(shè)計(jì)分布式魯棒控制器。結(jié)合代數(shù)圖論工具、李雅普諾夫穩(wěn)定分析方法和Barbalat引理證明多智能體系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。最后,以一個(gè)含有5個(gè)節(jié)點(diǎn)的Brunovsky型高階非線性多智能體網(wǎng)絡(luò)的一致性仿真案例驗(yàn)證所提算法的有效性。再次,在上一章的基礎(chǔ)上,針對(duì)一類帶有未知?jiǎng)討B(tài)擾動(dòng)(擾動(dòng)界函數(shù)未知)和未建模動(dòng)態(tài)(未建模逼近誤差的界函數(shù)未知)的高階非線性多智能體系統(tǒng)一致性問題。提出一種分布式模糊自適應(yīng)魯棒控制方法,即在分布式魯棒控制器中嵌入自適應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)用于調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)擾動(dòng)環(huán)境下的魯棒控制增益,對(duì)多智能體系統(tǒng)的未建模動(dòng)態(tài)的逼近誤差進(jìn)行補(bǔ)償控制,并證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后,以Matlab仿真驗(yàn)證所提算法的有效性。最后,開展一致性控制的應(yīng)用研究。具體而言,考慮障礙物環(huán)境下,非線性多智能體系統(tǒng)在多任務(wù)約束下的運(yùn)動(dòng)一致性控制問題。利用基于零空間的行為控制方法協(xié)調(diào)和求解智能體系統(tǒng)在多任務(wù)約束條件下的任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置,采用模糊邏輯系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地逼近多智能體系統(tǒng)中的未建模動(dòng)態(tài),利用非奇異快速終端滑�？刂品椒ㄊ瓜到y(tǒng)誤差達(dá)到快速收斂的效果,并用上述控制方法設(shè)計(jì)復(fù)合自適應(yīng)模糊控制器,使得多智能體系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)一致性隊(duì)形控制。采用李雅普諾夫穩(wěn)定性分析方法證明系統(tǒng)和任務(wù)誤差的穩(wěn)定性。最后,分別用Matlab仿真和5臺(tái)Pionner 3-AT機(jī)器人編隊(duì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證所提控制策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：多智能體系統(tǒng) 高階 非線性 一致性 Backstepping 自適應(yīng)魯棒
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP13;TP18
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-36
• 1.1 研究背景、目的和意義14-17
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究目的與意義15-17
• 1.2 多智能體系統(tǒng)一致性控制問題描述17-22
• 1.2.1 一致性的定義和數(shù)學(xué)描述17
• 1.2.2 多智能體系統(tǒng)一致性控制的主要問題17-21
• 1.2.3 多智能體一致性應(yīng)用21-22
• 1.3 高階線性多智能體系統(tǒng)研究現(xiàn)狀22-29
• 1.3.1 高階線性積分器型多智能體系統(tǒng)控制23-25
• 1.3.2 帶擾動(dòng)的高階線性多智能體系統(tǒng)控制25-26
• 1.3.3 離散時(shí)間高階線性多智能體系統(tǒng)控制26-27
• 1.3.4 LTI型高階線性多智能體系統(tǒng)控制27-29
• 1.4 高階非線性多智能體系統(tǒng)研究現(xiàn)狀29-33
• 1.4.1 一類典型的高階非線性多智能體系統(tǒng)控制30-31
• 1.4.2 Brunovsky型高階非線性多智能體系統(tǒng)控制31-32
• 1.4.3 高階非完整約束多智能體系統(tǒng)控制32-33
• 1.5 存在的主要問題和挑戰(zhàn)33-34
• 1.6 本論文的主要工作及內(nèi)容安排34-36
• 第2章 預(yù)備知識(shí)36-42
• 2.1 引言36
• 2.2 代數(shù)圖論36-37
• 2.3 矩陣論基礎(chǔ)37-38
• 2.4 非線性系統(tǒng)相關(guān)理論與方法38-40
• 2.5 本章小結(jié)40-42
• 第3章 參數(shù)不確定的高階非線性多智能體系統(tǒng)一致性控制42-58
• 3.1 引言42
• 3.2 問題描述42-43
• 3.3 分布式控制器設(shè)計(jì)43-50
• 3.3.1 基于鄰居信息的虛擬控制43-44
• 3.3.2 控制器設(shè)計(jì)過程44-50
• 3.4 數(shù)值仿真50-55
• 3.5 本章小結(jié)55-58
• 第4章 Brunovsky型高階非線性多智能體系統(tǒng)一致性控制58-76
• 4.1 引言58
• 4.2 問題描述58-60
• 4.3 分布式控制器設(shè)計(jì)60-69
• 4.3.1 基于鄰居信息的分布式虛擬控制器設(shè)計(jì)60-61
• 4.3.2 基于鄰居信息的模糊邏輯系統(tǒng)61-62
• 4.3.3 控制器迭代設(shè)計(jì)過程62-69
• 4.4 數(shù)值仿真69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-76
• 第5章 動(dòng)態(tài)擾動(dòng)環(huán)境下的高階非線性多智能體分布式自適應(yīng)魯棒控制76-88
• 5.1 引言76-77
• 5.2 問題描述77-78
• 5.3 自適應(yīng)魯棒分布式一致性控制器設(shè)計(jì)78-80
• 5.4 主要結(jié)論和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析80-83
• 5.5 自適應(yīng)魯棒一致性控制器性能分析83
• 5.6 數(shù)值仿真83-87
• 5.7 本章小結(jié)87-88
• 第6章 多任務(wù)約束下多智能體一致性協(xié)同控制88-106
• 6.1 引言88-89
• 6.2 問題描述89
• 6.3 多任務(wù)約束協(xié)調(diào)與求解89-91
• 6.4 多任務(wù)約束下的多智能體一致性控制器設(shè)計(jì)91-94
• 6.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析94-99
• 6.6 數(shù)值仿真99-102
• 6.6.1 Matlab仿真99-100
• 6.6.2 Pioneer 3-AT輪式移動(dòng)機(jī)器人一致性編隊(duì)仿真100-102
• 6.7 本章小節(jié)102-106
• 第7章 總結(jié)與展望106-110
• 7.1 全文總結(jié)106-107
• 7.2 研究展望107-110
• 參考文獻(xiàn)110-128
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單128-132
• 致謝132-134
• 作者簡(jiǎn)介134

【共引文獻(xiàn)】

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