基于多智能體的群集運(yùn)動控制方法研究.pdf

1、群集控制是一種模擬自然界中生物聚集運(yùn)動的新型分散式控制方法，它有利于實(shí)現(xiàn)對多智能體系統(tǒng)的編隊(duì)控制、協(xié)調(diào)控制等。近年來，群集控制理論在國內(nèi)外研究智能系統(tǒng)的理論界中引起了極大關(guān)注。本文從群集運(yùn)動的聚集、避碰以及運(yùn)動一致性等三個(gè)特征對多智能體系統(tǒng)的群集運(yùn)動進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容如下： 首先本文研究了一階群系統(tǒng)在m維空間中的集結(jié)問題。在群系統(tǒng)滿足對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖連通的情況下，利用人工勢場函數(shù)方法推導(dǎo)出群系統(tǒng)各智能體的控制律，并應(yīng)用LaSalle

2、不變原理證明了在所設(shè)計(jì)控制律的作用下，群系統(tǒng)中各智能體最終可實(shí)現(xiàn)集結(jié)。然后在此基礎(chǔ)上對一類所對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖為完全圖的群系統(tǒng)的集結(jié)狀態(tài)進(jìn)行了分析，根據(jù)群集中心隨時(shí)間不變的特性，通過選取適當(dāng)?shù)腖yapunov函數(shù)證明了在所設(shè)計(jì)的控制規(guī)則下，此類群系統(tǒng)中各智能體會向群集中心運(yùn)動，并可以在有限的時(shí)間內(nèi)集結(jié)到一個(gè)球(或圓)形區(qū)域內(nèi)。通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了所提出定理的正確性，并根據(jù)所提出的聚集時(shí)間和集結(jié)時(shí)間的概念對二維以及三維智能群體的集結(jié)性能進(jìn)行了分析

3、。 其次本文研究了固定拓?fù)湎?動態(tài)拓?fù)湎露A群系統(tǒng)在二維空間中的運(yùn)動一致性問題。在群系統(tǒng)滿足對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)圖互連的情況下，利用類Lennard-Jones模型，推導(dǎo)出群系統(tǒng)的控制律，然后通過LaSalle不變原理(動態(tài)拓?fù)湎逻€需用到非平滑分析)分別證明了在有領(lǐng)航者或無領(lǐng)航者的情況下，群系統(tǒng)在所設(shè)計(jì)的控制律的作用下可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動一致性，同時(shí)滿足群集運(yùn)動各智能體的聚集與避碰。通過計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了所提出定理的正確性，并根據(jù)所提出的群集時(shí)間的概