具有时滞的多智能体系统一致性控制协议设计

摘要

由于多智能体系统在学术研究和实际应用领域中的前景非常广泛，多智能体系统逐渐成为控制学领域的前沿学科。分布式控制方法与局部控制方法是多智能体系统研究的重要分支。分布式控制方法的思想在于将复杂任务分解成若干个小任务分配到各个个体，通过施加在个体上的控制器以及个体之间的通讯协作完成任务。而局部控制方法是在某个个体或者某几个个体上施加控制器来完成多智能体系统的协同任务。本文主要针对具有时滞的二阶与三阶多智能体系统设计分布式协同控制策略，并给出提高系统收敛速度的局部控制策略。
　　在分布式协同控制策略的研究中，通过对一致性协议的设计，将具有时滞的二阶多智能体系统一致性问题转化为分布式PD控制协议的参数稳定域求解问题。针对无时滞的二阶多智能体系统，应用劳斯稳定判据确定分布式PD控制协议的参数稳定域;针对具有时滞的二阶多智能体系统，基于D-分割法求解分布式PD控制协议的参数稳定域。只要在所获得的稳定域中选择PD控制协议参数，均能保证二阶多智能体系统的一致性。对比二阶的多智能体系统，具有时滞的三阶多智能体系统的一致性控制策略设计更加复杂。针对三阶时滞多智能体系统，基于Nyquist在伪多项式上的应用，提出分布式PID控制协议参数稳定域的求解方法，首先，确定比例参数的范围，然后，在该范围内选择比例控制参数，确定二维平面中微分和积分控制参数所组成的凸多边形稳定域。所给出的控制参数稳定域具有线性规划的特征。仿真实例表明了所提出的分布式控制协议的有效性。
　　在局部控制快速一致性的研究中，首先需要保证系统的稳定性，即在任意一个个体上施加局部控制器系统最终都能达到一致。利用网络拓扑结构中节点的特性，先在网络拓扑结构中选取一个最优节点，即在该节点上施加局部控制器系统收敛速度能达到最快。接着在最优节点上施加局部控制器，通过每个个体的传递函数表达式，求出局部控制协议的控制参数范围。再对系统的一致性与收敛速度进行分析。仿真实例验证了局部控制快速一致性方法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 一致性问题

1．2．2 多智能体系统的控制方法

1．3 研究内容

1．4 结构安排

第2章 预备知识

2．1 代数图论相关知识

2．2 一致性协议

2．3 本章小结

第3章 二阶多智能体系统的一致性控制协议的研究

3．1 引言

3．2 问题描述

3．3 分布式PD控制协议设计

3．3．1 二阶无时滞多智能体系统分布式PD控制协议设计

3．3．2 二阶时滞多智能体系统分布式PD控制协议设计

3．4 仿真实例

3．5 本章小结

第4章 三阶多智能体系统的一致性控制协议的研究

4．1 引言

4．2 问题描述

4．3 分布式PID控制协议设计

4．3．1 三阶无时滞多智能体系统分布式PID控制协议设计

4．3．2 三阶时滞多智能体系统分布式PID控制协议设计

4．4 仿真验证

4．5 本章小结

第5章 满足多智能体系统快速一致性的局部控制协议设计

5．1 引言

5．2 问题描述

5．3 最优节点的确定方法

5．4 局部控制协议的设计

5．4 仿真验证

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 研究工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果