领导-跟随多智能体网络上的滞后一致性

摘要

近年来,由于一致性在多机器人合作控制、无人机编队和大规模传感器网络自主配置等领域的广泛应用,多智能体系统的一致性问题成为协调控制领域研究的热点之一.设计适当的控制协议或算法,使系统在没有全局通信和集中协调的情况下,仅借助有限的信息共享和局部信息交换,所有智能体最终趋近相同的状态,这就是所谓的一致性问题. 本文在前人研究的基础上,运用矩阵理论、代数图论和Lyapunov稳定性理论以及分布式控制等知识,研究多智能体系统的滞后一致性问题,并使用数学软件MATLAB对所得结论的正确性和有效性进行验证. 本文的主要研究工作分为如下几个方面 1.对具有不同拓扑的两个多智能体网络系统的聚类-滞后一致性问题进行了探讨,得到它们实现聚类-滞后一致的充分条件,并把所得结果推广到多个多智能体网络的情形,并运用数值模拟验证算法的正确性和有效性. 2.研究了具有时滞节点的领导-跟随多智能体系统的滞后一致性问题.首先,对跟随者提出一个基于邻居和领导局部信息的分布式控制协议,其控制增益是自适应的,在这个控制协议下系统可以达到滞后一致性.随后,运用MATLAB进行数值模拟验证了理论结果是可行的. 3.研究了更一般化的多智能体系统的滞后一致性问题.考虑系统存在不同滞后时延和通信时延的情况,得到一个以线性矩阵不等式表达的滞后一致性条件.最后,数值模拟说明理论结果是正确的.