網(wǎng)絡(luò)化多智能體系統(tǒng)的一致性研究
發(fā)布時(shí)間：2017-09-09 00:10
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更多相關(guān)文章： 多智能體系統(tǒng) 一致性 群一致性 采樣數(shù)據(jù)控制 事件觸發(fā)控制 通信時(shí)延補(bǔ)償 固定拓?fù)?/b> 切換拓?fù)?/b>
【摘要】：自然界存在許多有趣的生物現(xiàn)象，例如鳥類的蜂擁、魚類的群集、螞蟻的聚集，還有螢火蟲的同步閃光和大雁的排隊(duì)飛行等等。這些看似簡(jiǎn)單的行為卻具備顯著的整體特性，能夠完成簡(jiǎn)單個(gè)體單獨(dú)無法完成的復(fù)雜任務(wù)。受到生物系統(tǒng)協(xié)同行為的啟發(fā)，近年來科研人員對(duì)多智能體系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。網(wǎng)絡(luò)是多智能體系統(tǒng)完成協(xié)同任務(wù)的關(guān)鍵，然而實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并不理想，，有許多制約和不確定因素，因此在實(shí)際應(yīng)用中多智能體系統(tǒng)必須考慮并解決網(wǎng)絡(luò)化引入的問題。本文研究網(wǎng)絡(luò)約束條件下多智能體系統(tǒng)的一致性問題，主要內(nèi)容如下： 研究了一般線性模型多智能體系統(tǒng)的同步采樣數(shù)據(jù)一致性問題。固定拓?fù)淝闆r下，本文利用連續(xù)時(shí)間模型并考慮采樣數(shù)據(jù)本身的離散時(shí)間特性來分析一般線性模型的同步采樣數(shù)據(jù)一致性問題。該方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了系統(tǒng)離散化而產(chǎn)生的指數(shù)不確定項(xiàng)，同時(shí)又降低了忽略采樣特性帶來的保守性。切換拓?fù)淝闆r下，本文首先將采樣數(shù)據(jù)一致性問題轉(zhuǎn)化為連續(xù)時(shí)間時(shí)延一致性問題。然后利用平均理論方法證明了如果平均拓?fù)錀l件下能夠解決連續(xù)時(shí)間時(shí)延一致性問題，并且拓?fù)淝袚Q速度足夠快，那么切換拓?fù)淝闆r下原系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)一致性。系統(tǒng)變換雖然引入了保守性，但是為處理切換拓?fù)淝闆r下一般線性模型，特別是指數(shù)不穩(wěn)定線性模型的采樣數(shù)據(jù)一致性問題提供了新的途徑。 研究了一般線性模型多智能體系統(tǒng)的異步采樣數(shù)據(jù)一致性問題。固定拓?fù)淝闆r下，本文首先將異步采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為同步的多輸入時(shí)延采樣數(shù)據(jù)切換系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，利用采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的離散時(shí)間特性分析系統(tǒng)的一致性。與已有方法相比，本文采用的方法不是離散化一般線性模型，也不是直接將異步系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)時(shí)間時(shí)延系統(tǒng)，而是轉(zhuǎn)換為具有采樣時(shí)延的同步采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并考慮采樣時(shí)延的特性，因此保留了更加完整的系統(tǒng)特性。切換拓?fù)淝闆r下，則利用與同步采樣情況相同的方法，區(qū)別在于異步采樣對(duì)應(yīng)的是多輸入時(shí)延系統(tǒng)。 研究了一般線性模型多智能體系統(tǒng)基于事件觸發(fā)的采樣數(shù)據(jù)一致性問題。為了設(shè)計(jì)適用于一般線性模型的分布式事件觸發(fā)策略，本文利用模型變換將輸出矩陣滿足列滿秩的一般線性模型轉(zhuǎn)化為單積分模型。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)固定和切換拓?fù)淝闆r下的分布式事件觸發(fā)策略，由此得到非指數(shù)不穩(wěn)定線性系統(tǒng)的一致性充分條件。對(duì)于指數(shù)不穩(wěn)定系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)了基于模型預(yù)測(cè)的事件觸發(fā)控制器。與基于模型變換的方法相比，基于模型預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)控制器及事件觸發(fā)策略的設(shè)計(jì)具有更高的靈活性，有利于根據(jù)事件觸發(fā)的性能指標(biāo)來設(shè)計(jì)控制器參數(shù)，或者是聯(lián)合設(shè)計(jì)。 研究了固定拓?fù)淝闆r下一般線性模型多智能體系統(tǒng)具有通信時(shí)延的一致性問題。首先基于截?cái)鄷r(shí)延補(bǔ)償和模型變換的思想給出了具有時(shí)延補(bǔ)償?shù)目刂破髟O(shè)計(jì)方法。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)耦合增益，一致性控制律對(duì)任意有界通信時(shí)延具有魯棒性，但該方法不適用于指數(shù)不穩(wěn)定系統(tǒng)。然后對(duì)于一般的輸出反饋，將解耦后的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為參數(shù)不確定時(shí)滯系統(tǒng)，再利用互聯(lián)反饋系統(tǒng)中的小增益定理給出了控制器設(shè)計(jì)方法。 針對(duì)更一般的協(xié)同控制，討論了多智能體系統(tǒng)的群一致性問題，分別從耦合權(quán)值和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕嵌妊芯苛藢?shí)現(xiàn)群一致性的方法。首先將影響群一致性的因素分解為子群內(nèi)和子群間兩部分，從而得到了群一致性的充分條件，該方法適用于更一般的耦合權(quán)值平衡的多智能體系統(tǒng)。然后分析非負(fù)權(quán)值網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B通性向量，并利用分布式估計(jì)器得到了該向量�；诠烙�(jì)的連通性向量設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)群一致性。
【關(guān)鍵詞】：多智能體系統(tǒng) 一致性 群一致性 采樣數(shù)據(jù)控制 事件觸發(fā)控制 通信時(shí)延補(bǔ)償 固定拓?fù)?/strong> 切換拓?fù)?/strong>
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP18
【目錄】：
- 摘要5-7
- Abstract7-9
- 目錄9-12
- 插圖索引12-14
- 附表索引14-15
- 第1章 緒論15-37
- 1.1 課題研究背景及意義15-19
- 1.1.1 自然界生物系統(tǒng)的協(xié)同15
- 1.1.2 工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用15-19
- 1.1.3 實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)化引入的問題19
- 1.2 研究現(xiàn)狀19-29
- 1.2.1 網(wǎng)絡(luò)化多智能體系統(tǒng)研究現(xiàn)狀19-25
- 1.2.2 一致性研究方法25-29
- 1.3 預(yù)備知識(shí)29-35
- 1.3.1 符號(hào)說明29-30
- 1.3.2 基本概念和重要引理30-33
- 1.3.3 可一致性條件33-35
- 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排35-37
- 第2章 基于連續(xù)時(shí)間模型的同步采樣數(shù)據(jù)一致性37-61
- 2.1 引言37-38
- 2.2 問題描述38
- 2.3 固定拓?fù)淝闆r38-44
- 2.3.1 一致性分析38-42
- 2.3.2 控制律設(shè)計(jì)42-44
- 2.4 切換拓?fù)淝闆r44-56
- 2.5 數(shù)值仿真56-60
- 2.5.1 算例 156-58
- 2.5.2 算例 258-60
- 2.6 本章小結(jié)60-61
- 第3章 基于連續(xù)時(shí)間模型的異步采樣數(shù)據(jù)一致性61-75
- 3.1 引言61
- 3.2 問題描述61-63
- 3.3 固定拓?fù)淝闆r63-67
- 3.4 切換拓?fù)淝闆r67-71
- 3.5 數(shù)值仿真71-73
- 3.5.1 算例 171-72
- 3.5.2 算例 272-73
- 3.6 本章小結(jié)73-75
- 第4章 基于事件觸發(fā)的采樣數(shù)據(jù)一致性75-102
- 4.1 引言75-76
- 4.2 問題描述76-77
- 4.3 基于模型變換的事件觸發(fā)策略77-87
- 4.3.1 固定拓?fù)淝闆r77-81
- 4.3.2 切換拓?fù)淝闆r81-87
- 4.4 基于模型預(yù)測(cè)的事件觸發(fā)策略87-92
- 4.4.1 固定拓?fù)淝闆r87-91
- 4.4.2 切換拓?fù)淝闆r91-92
- 4.5 數(shù)值仿真92-100
- 4.5.1 算例 192-97
- 4.5.2 算例 297-100
- 4.6 本章小結(jié)100-102
- 第5章 具有通信時(shí)延的一致性102-116
- 5.1 引言102-103
- 5.2 問題描述103-104
- 5.3 時(shí)延補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)104-108
- 5.4 時(shí)延魯棒控制器設(shè)計(jì)108-113
- 5.5 數(shù)值仿真113-115
- 5.5.1 算例 1113-114
- 5.5.2 算例 2114-115
- 5.6 本章小結(jié)115-116
- 第6章 多智能體系統(tǒng)的群一致性116-130
- 6.1 引言116
- 6.2 問題描述116-117
- 6.3 群一致性——耦合控制方法117-121
- 6.4 群一致性——拓?fù)溥x擇方法121-124
- 6.4.1 連通性估計(jì)121-122
- 6.4.2 拓?fù)溥x擇方法122-124
- 6.5 數(shù)值仿真124-129
- 6.5.1 算例 1124-128
- 6.5.2 算例 2128-129
- 6.6 本章小結(jié)129-130
- 結(jié)論130-133
- 參考文獻(xiàn)133-149
- 致謝149-150
- 附錄 A 攻讀學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文目錄150-151
- 附錄 B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目目錄151
【參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條
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本文編號(hào)：817136
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