復(fù)雜條件下多智能體系統(tǒng)的魯棒一致性控制研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制是通過智能體之間相互作用來實(shí)現(xiàn)單個(gè)智能體疊加無法達(dá)到的整體功能，是當(dāng)前系統(tǒng)控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和前沿。多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制的一個(gè)基本問題就是多種智能體系統(tǒng)的一致性控制問題。本論文針對(duì)復(fù)雜條件下多智能體系統(tǒng)的魯棒一致性控制問題，分析了時(shí)滯、外部擾動(dòng)和參數(shù)不確定性對(duì)多智能體系統(tǒng)一致性的影響，設(shè)計(jì)了合適的控制算法使多智能體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一致性并滿足期望的魯棒H1性能指標(biāo)，并將其控制算法應(yīng)用于無人機(jī)群的編隊(duì)控制。本論文主

2、要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)如下：
　　針對(duì)具有固定時(shí)滯、外部擾動(dòng)和參數(shù)不確定性的二階多智能體系統(tǒng)在二維平面上的魯棒旋轉(zhuǎn)一致性控制問題，提出了實(shí)現(xiàn)魯棒旋轉(zhuǎn)一致性所需要滿足的充分條件。通過系統(tǒng)模型變換，將多智能體系統(tǒng)的一致狀態(tài)與非一致狀態(tài)分離，得到降階系統(tǒng)，從而將多智能體系統(tǒng)魯棒旋轉(zhuǎn)一致性控制問題轉(zhuǎn)換成降階系統(tǒng)魯棒H1控制問題；再基于該降階系統(tǒng)，利用魯棒H1控制理論，推導(dǎo)出此類二階多智能體系統(tǒng)在二維平面上實(shí)現(xiàn)魯棒旋轉(zhuǎn)一致性所需要滿足的充分條件。

3、
　　針對(duì)具有時(shí)變時(shí)滯、外部擾動(dòng)和參數(shù)不確定性的二階多智能體系統(tǒng)在三維空間中的魯棒旋轉(zhuǎn)一致性控制問題，提出了一種較低計(jì)算復(fù)雜度的魯棒H1旋轉(zhuǎn)一致性控制算法，提出了一種提高擾動(dòng)抑制能力和時(shí)滯上限的控制參數(shù)優(yōu)化算法。利用變量代換和矩陣?yán)碚摴ぞ撸瑢⒍A多智能體系統(tǒng)模型進(jìn)行分解和解耦，從而將多智能體系統(tǒng)魯棒旋轉(zhuǎn)一致性控制問題轉(zhuǎn)換成解耦子系統(tǒng)魯棒H1控制問題；基于此解耦子系統(tǒng)，利用 Lyapunov-Krasovskii泛函方法和線性矩陣不

4、等式的凸性，推導(dǎo)出了較低復(fù)雜度的時(shí)滯相關(guān)魯棒旋轉(zhuǎn)一致性的充分條件；基于該條件，利用一種圓錐補(bǔ)線性化算法和一種迭代算法，提出了一種時(shí)滯相關(guān)魯棒H1旋轉(zhuǎn)一致性的控制算法；拓展此控制算法，提出了一種提高擾動(dòng)抑制能力和時(shí)滯上限的控制參數(shù)優(yōu)化算法。
　　針對(duì)具有雙時(shí)變時(shí)滯、外部擾動(dòng)和參數(shù)不確定性的高階多智能體系統(tǒng)的魯棒一致性控制問題，推導(dǎo)出了一個(gè)更低保守性的時(shí)滯相關(guān)魯棒一致性條件，提出了一種較低計(jì)算復(fù)雜度的魯棒H1一致性控制算法，提出了提高

5、擾動(dòng)抑制能力和時(shí)滯上限的控制參數(shù)優(yōu)化算法。利用變量代換和矩陣?yán)碚摴ぞ撸瑢⒏唠A多智能體系統(tǒng)模型進(jìn)行分解和解耦，從而將高階多智能體系統(tǒng)魯棒一致性控制問題轉(zhuǎn)換成解耦子系統(tǒng)魯棒H1控制問題；針對(duì)具有非一致自身狀態(tài)和輸入時(shí)滯的雙時(shí)變時(shí)滯情況，利用 Lyapunov-Krasovskii泛函、Jensen不等式和帶自由權(quán)矩陣的 Newton-Leibniz公式等工具推導(dǎo)出更低保守性時(shí)滯相關(guān)魯棒一致性條件；基于此條件，提出了一種時(shí)滯相關(guān)魯棒H1一致性

6、的控制算法；拓展此控制算法，提出了一種提高擾動(dòng)抑制能力和時(shí)滯上限的控制參數(shù)優(yōu)化算法。
　　基于本文關(guān)于多智能體系統(tǒng)魯棒一致性控制的理論成果，提出了無人機(jī)群實(shí)現(xiàn)魯棒時(shí)變編隊(duì)的控制器綜合規(guī)則和算法。首先，通過一種反饋線性化方法，將無人機(jī)的非線性模型轉(zhuǎn)化成為一個(gè)雙積分線性化模型；其次，設(shè)計(jì)了基于局部無人機(jī)狀態(tài)信息反饋的分布式控制協(xié)議；再次，通過變量替換，將無人機(jī)群魯棒時(shí)變編隊(duì)控制問題轉(zhuǎn)化為多智能體系統(tǒng)魯棒一致性控制問題；最后，利用前文所