多智能体系统的快速一致性与输出调节研究

摘要

通信技术已进入飞速发展的时代，作为分布式人工智能学科的一个重要方向，多智能体系统(Multi-agent systems，MASs)因可扩展、信息共享以及高可靠性等诸多优点使得其应用领域越来越广泛。一致性分析是MASs理论研究的基本问题，研究目标是为系统中每一个智能体设计合理有效的分布式协议使其协同工作。而MASs协同控制的另一个基础则是输出调节。本课题主要分析和研究MASs的快速一致性与输出调节问题，具体工作内容如下:　　1、针对具有无向拓扑网络结构的二阶MASs，以图论为工具，引入矩阵论和稳定性理论等方法讨论了其快速一致性控制，基于传统的一致性协议提出了改进的新算法。该算法采用线性系统的频域理论，根据奈奎斯特稳定性判据给出了闭环系统稳定且具有较快收敛速度的充分性条件，克服了常规的Lyapunov稳定性理论分析方法中难以构造Lyapunov泛函的不足。针对两个具有不同网络拓扑结构的仿真实例，通过Matlab软件对算法进行了有效性验证。　　2、针对具有无向切换网络拓扑下的线性异构MASs，考虑每个智能体或子系统中不可避免的参数不确定性，运用内模原理方法，通过设计两种合适的分布式输出反馈控制方案.使得系统的输出能渐近跟踪给定的轨迹，得到了鲁棒输出调节器，并给出数值仿真实例验证该方法的有效性。　　3、最后，论文搭建了基于领导者和跟随者MASs的轮式监控机器人系统平台。该系统由领导者监控机器人、跟随者机器人和上位机组成。使用者通过上位机控制领导者机器人运动，跟随者机器人利用携带的摄像头获取领导者机器人的位置，再通过PID算法实现跟随。

目录

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摘要

符号注释

第一章绪论

1．1课题研究背景与意义

1．2一致性问题研究现状

1．3输出调节问题研究现状

1．4本文研究内容与结构安排

第二章数学基础与预备知识

2．1代数图论

2．2稳定性理论

2．3矩阵的Kronecker积

2．4一致性与输出调节基本知识

2．5本章小结

第三章基于频域方法的二阶MASs快速一致性分析

3．1引言

3．2问题描述

3．3主要结论

3．4仿真算例

3．5本章小结

第四章基于分布式控制的多智能体系统输出调节

4．1引言

4．2问题描述

4．3主要结果

4．4数值仿真

4．5本章小结

第五章多智能体系统在监控机器人中的应用

5．1引言

5．2问题描述

5．3主要结果

5．4本章小结

第六章总结与展望

6．1本文总结

6．2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果