带通信时延的二阶多智能体系一致性行为研究

摘要

近些年来，由于多智能体系统的协调及合作控制问题在航空航天、编队控制、传感器网络等方面潜在的广泛应用，吸引了来自数学、系统科学、控制科学等领域的广大科研工作者的极大关注，也是复杂系统的分析与控制的重点方向之一。一致性问题作为实现协调及合作的关键，已成为现阶段的热门课题。“一致性”是指所有的智能体在某些感兴趣的物理量上趋于相同，而“一致性协议”则是指各个智能体通过与它们的邻居进行信息交换使每个智能体的状态最终达到一致的协议。在现实生活中，由于有限的带宽，随机的传输包裹丢失以及不确定的连接拓扑等原因，导致个体之间的通信或信息交换总存在时延，众所周知时延是无限维的，时延的存在必定会导致系统的性能以及稳定性减弱。所以本文主要对带通信时延的二阶多智能体系统的一致性行为展开研究。
　　 由于脉冲控制的简约化、有效性、以及在生活中的普遍性等特点，本文在第三章利用脉冲控制方法研究了具有动态领导者和通信时延的二阶多智能体系统的一致性问题。通过引入脉冲，提出了一种新的脉冲控制法则；然后基于代数图论和脉冲泛函微分方程的稳定性理论给出了领导者跟随问题达到一致的充分条一件；最后通过仿真实验验证了算法的有效性。
　　 在实际应用中，由于扰动或有限的通信范围的存在导致智能体间的通信连接是不可靠的，智能体之间的拓扑结构会随着时间而发生变化。因此对具有动态拓扑和通信时延的二阶多智能体系统的一致性进行研究就显得尤为必要了。本文在第四章中，提出了一种新的基于邻居信息的控制法则，然后采用图论及不等式方法给出了动态拓扑网络下的二阶多智能体系统达到一致的充分条件；最后利用仿真实验证明了算法的有效性。
　　 最后，在第五章中，给出了本文的简单总结，并简述了正在或将要开展的相关研究。