多智能体系统群集行为动力学分析及控制方法研究

摘要

近年来，多智能体系统分布式控制理论因其在多飞行器系统控制、多电机协同、交通运输调度、智能电网以及多机器人系统控制等众多领域的潜在应用前景，得到了众多学者的广泛关注和研究。围绕多智能体系统一致性、包含控制、环绕控制、群集等群体涌现行为，科学工作者从智能体间的信息交换方式、智能体动力学行为等方面展开研究，取得了丰硕成果。群集行为是多智能体系统研究中的一个重要问题，其主要任务是给出多个智能体基于局部信息实现群集行为的条件。本文针对信息交换拓扑保持连通性的群集行为展开研究，主要内容如下:
　　1.多虚拟领导者下的多智能体系统群集行为控制问题研究。针对二阶多智能体系统，设定控制输入算法，通过网络拓扑是否连通来对系统群集行为进行分析。得到了在多个领导者的共同作用下，群体中的跟随者与领导者的速度达到一致，并且彼此之间避免碰撞，完成群集行为，仿真结果验证了算法的有效性。
　　2.一种基于事件触发机制的多智能体系统群集行为控制问题研究。针对二阶多智能体系统设定的控制输入，给定一个事件触发阈值，使其在时间激励的作用下完成群集行为。运用人工势能函数与LaSalle不变性原理，得到了群体实现群集行为的充分性条件，仿真结果验证了算法的有效性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 一致性问题研究现状

1．2．2 群集控制的研究意义及发展现状

1．3 论文章节安排

2 群集控制的基本模型及算法

2．1 代数图论基础

2．2 矩阵论基础

2．3 群集控制的基本模型

2．3．1 Reynolds模型

2．3．2 Couzin模型

2．3．3 Vicsek模型

2．4 群集控制的基本算法

2．4．2 δ范数及碰撞函数

2．4．3 集体势能函数

2．4．4 自由空间的群集算法

2．5 小结

3 基于保持网络连通的多虚拟领导智能体的群集控制

3．1 引言

3．2 问题陈述

3．3 主要结论及稳定性分析

3．3．1 主要结论

3．3．2 稳定性证明

3．4 数值仿真

3．5 小结

4 基于事件触发机制的多智能体系统的群集行为

4．1 引言

4．2 建立动力学模型及控制算法设计

4．2．1 动力学模型的建立

4．2．2 设计控制算法

4．3 主要结论及稳定性分析

4．3．1 主要结论

4．3．2 稳定性证明

4．4 数值仿真

4．5 小-结

总结

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果