不確定因素影響的多智能體系統(tǒng)跟蹤控制方法及應(yīng)用研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制廣泛應(yīng)用于分布式計(jì)算、多機(jī)器人編隊(duì)控制、多傳感器融合等領(lǐng)域，各種不確定因素對其性能的影響一直是此領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要圍繞智能體系統(tǒng)跟蹤控制問題中的通訊結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、信息不完全可知、時(shí)延及外部擾動(dòng)等方面影響進(jìn)行分析研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、盘岢隽寺?lián)合連通變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的李雅普諾夫函數(shù)分析判別方法。聯(lián)合連通變結(jié)構(gòu)是多智能體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種特殊形式，可以模擬實(shí)際應(yīng)用中通訊結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定及智能體之間通訊受擾、被阻等情形

2、；針對聯(lián)合連通變結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D變化的特點(diǎn)，利用其通訊拓?fù)鋱D拉普拉斯矩陣可分解為分塊對角陣的特性，將非強(qiáng)連通系統(tǒng)等價(jià)分解成多個(gè)連通的子系統(tǒng)，并通過各子系統(tǒng)通訊拓?fù)渚仃囂卣髦抵痛笥?的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)李雅普諾夫函數(shù)的判別及跟蹤誤差收斂性的分析，解決了常規(guī)方法不能有效分析此類變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的問題；同時(shí)進(jìn)一步深入，在智能體之間通訊是單向的情況下（通訊拓?fù)鋱D為有向圖），證明了只需要領(lǐng)航者的信息在所處的子連通結(jié)構(gòu)中是全局可達(dá)的，就能實(shí)現(xiàn)各智能體對領(lǐng)航者的跟蹤。

3、通過數(shù)值仿真，驗(yàn)證了該方法在無向圖及有向圖情況的有效性。
　　⑵研究得出了通訊結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且領(lǐng)航者信息不完全可知情況的有界跟蹤控制誤差理論上界及其與相關(guān)參數(shù)關(guān)系。根據(jù)聯(lián)合連通拓?fù)鋱D的拉普拉斯矩陣可分解為分塊對角陣的特點(diǎn)，將非強(qiáng)連通系統(tǒng)等價(jià)分解成多個(gè)連通的子系統(tǒng)，結(jié)合李雅普諾夫方法，研究各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化與跟蹤誤差之間的關(guān)系，得到了智能體跟蹤誤差估計(jì)不等式，該不等式明確了智能體跟蹤誤差上界與通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、目標(biāo)加速度、時(shí)延等各參數(shù)之間的關(guān)

4、系；利用跟蹤誤差估計(jì)方法研究聯(lián)合連通變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，能得出跟蹤誤差上界，具備較好的應(yīng)用價(jià)值。通過數(shù)值仿真，驗(yàn)證了所提出的方法在存在時(shí)延及無時(shí)延情況下能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤及跟蹤誤差上界的估計(jì)。
　?、茄芯慷嘀悄荏w系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)目標(biāo)跟蹤控制問題，得出旋轉(zhuǎn)跟蹤控制方法及相關(guān)條件，并提出了一種基于位置信息的目標(biāo)速度誤差估計(jì)方法，解決存在速度未知情況的旋轉(zhuǎn)跟蹤控制問題。一是在無時(shí)延及存在時(shí)延兩種情況下分別提出了基于速度與位置信息的旋轉(zhuǎn)跟蹤控制方法，并

5、通過分析跟蹤誤差收斂情況證明該方法的有效性。在此基礎(chǔ)上，針對無法對旋轉(zhuǎn)領(lǐng)航者速度進(jìn)行測量，存在信息不可知的系統(tǒng)，提出一種基于位置信息的速度誤差估計(jì)方法，通過設(shè)定一個(gè)輸入可知的中間變量，再利用變量與速度誤差的關(guān)系，完成誤差的估計(jì)及控制協(xié)議的設(shè)計(jì)。數(shù)值仿真證明，所提出的方法能在相應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)領(lǐng)航者的跟蹤。
　?、妊芯苛俗兘Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)及旋轉(zhuǎn)跟蹤系統(tǒng)的自適應(yīng)控制問題，提出變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制分析方法，以及基于相互位置的自適應(yīng)誤差估計(jì)方

6、法，獲得了存在多種不確定因素變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的跟蹤控制條件，并得到了旋轉(zhuǎn)跟蹤控制中無需目標(biāo)加速度信息的跟蹤方法及條件。一是變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中自適應(yīng)控制問題的研究,通過系統(tǒng)的通訊拉普拉斯矩陣可分塊的特點(diǎn)，將非強(qiáng)連通系統(tǒng)分解為多個(gè)連通子系統(tǒng)，結(jié)合變結(jié)構(gòu)的分析方法及自適應(yīng)控制方法，解決了聯(lián)合連通變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制問題。同時(shí)，區(qū)別于傳統(tǒng)的基于目標(biāo)與跟隨者之間的速度或位置誤差的估計(jì)方法，采用智能體之間的相對速度、位置信息的估計(jì)方法，對未知信息、外部擾動(dòng)進(jìn)