位移采样下二阶多智能体系统的脉冲一致性

针对一般线性二阶多智能体系统,设计仅含采样位移信息的分布式脉冲一致性控制算法。利用谱分析和拟周期齐次Lyapunov函数方法,给出能够实现二阶一致性的判据,揭示采样周期、控制器增益以及拉普拉斯矩阵的特征值对实现二阶一致性的影响机理。进一步分析采样周期和系统参数的不确定性对分布式脉冲一致性算法的影响,并以低维数的线性矩阵不等式,给出了能够实现鲁棒二阶一致性的充分条件。最后,通过数值例子验证了所提出的理论结果。

基于事件触发控制的二阶多智能体的一致性

研究二阶多智能体系统在固定有向拓扑下的一致性问题。为减少不必要的网络带宽资源的浪费,给出一种基于事件触发控制的一致性算法。该算法基于状态误差对系统中的所有个体建立事件触发函数,使得个体之间的信息通信和控制信号更新仅在事件触发时刻进行;采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转换,并利用Lyapunov理论给出了系统达到渐近一致的充分条件。仿真结果验证了理论方案的有效性。

二阶多智能体系统的环形编队控制研究

针对二阶多智能体系统的环形编队控制问题,本文采用动力学模型为二阶积分器形式的控制输入方法,并采用位置信息和速度信息来设计控制率,通过一系列的证明与推导给出了二阶多智能体系统环形编队实现的充分条件。假设所有的智能体始终都在一固定的圆环上运动,并且每个智能体只能感知到其前后2个紧邻智能体的位置和速度信息,同时利用邻居的信息,对每个智能体设计分布式控制率,再通过数值算例对给出的结论和定理进行计算和验证。验证结果表明,所提控制策略可以使多智能体系统形成给定期望环形编队。该设计为多智能体系统其它方面的研究提供了新思路,同时也为该理论应用到将来的机器人编队控制中指明了方向。

基于间歇事件触发控制二阶多智能体网络的一致性

针对二阶多智能体网络在无向连通拓扑结构下的间歇控制一致性问题,引入了合适的事件触发控制算法,该算法能够有效地减少控制器的更新次数。同时,模型中的每个智能体具有非线性项,使得多智能体网络更为实际。采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,对网络进行了一致性分析,给出了事件触发控制算法下二阶多智能体网络趋于一致的充分条件,得到了网络通信间隔的要求,并排除了Zeno现象。最后,数值仿真结果进一步验证了理论分析的正确性。

事件触发控制下二阶多智能体的量化一致性

针对多智能体系统网络通信过程中信息需要量化的情况,研究了二阶多智能体系统在事件触发控制下的量化一致性。基于事件触发控制策略,提出一致性协议,并采用对数量化器对控制输入进行量化处理。利用Lyapunov稳定性理论,对系统进行一致性分析,得到了多智能体系统渐近趋于一致的充分条件。仿真结果说明了理论分析的有效性。

二阶多智能体系统参数自适应的有限时间一致性算法

目前二阶多智能体系统尚未明确给出自适应参数的确定方法,且系统的收敛速度较慢.为在实际应用中预测飞行器多智能体系统下一时刻的状态并提高收敛速度,提出一种参数自适应的一致性算法.将当前智能体间位置和速度的差值作为一致性协议的反馈参数,研究固定拓扑和切换拓扑情形下二阶多智能体系统的有限时间一致性问题,构造Lyapunov函数,同时利用LaSalle不变集原理和齐次理论,得到系统在有限时间内达到稳定的条件,实现对不同飞行器输入状态的自适应调节.仿真结果表明,该算法能够保证多智能体系统在有限时间内实现一致跟踪,且收敛速度较快.

具有通信时延的二阶多智能体系统有限时间一致性跟踪控制

针对具有通信时延的二阶多智能体系统的有限时间一致性控制问题,分别研究了具有固定拓扑和切换拓扑网络结构情形下的二阶多智能体系统的有限时间一致性。为使多智能体系统能在有限时间内可以达到一致,引入一致性控制增益矩阵并设计了相应的基于相对位置和相对速度的时延状态误差有限时间一致性控制算法,利用系统模型转换,泛函微分方程稳定性理论和有限时间Lyapunov稳定性定理得到了使系统在有限时间内达到一致跟踪的最大时延上界值。最后,仿真实验结果验证了所得理论的正确性和有效性。

动态输出反馈协议下二阶多智能体系统H_∞一致性

研究了受外部干扰的二阶多智能体切换网络的一致性控制问题,并通过使用智能体邻居的相对位置信息提出了一种分布式动态输出反馈协议.通过定义受控输出和对原模型进行两步变换,把多智能体系统一致性控制问题转化成H∞控制问题,进而对具有切换拓扑结构的无向网络找出使多智能体系统达到H∞一致性的充分条件.仿真算例验证了所提方法的有效性.

具有有向切换拓扑结构的二阶多智能体系统的领导随从一致

该文旨在研究具有非线性动力学特征和时变耦合时滞的二阶多智能体系统的领导随从一致性问题,所研究的系统具有切换的拓扑结构.基于Lyapunov泛函理论和线性矩阵不等式的方法,本文给出了一类领导随从一致的充分性条件,并通过具体实例验证所给判据的有效性.

二阶多智能体系统的能观性

主要研究了二阶多智能体系统在无向图下的能观性。在领导者-跟随者系统框架下,定义了二阶多智能体系统的动态方程。其次,利用图论和矩阵理论的研究方法,得出二阶多智能体系统基于特征向量的能观性判定条件。另外,在领导者选定的情况下,二阶多智能体系统的能观性与一阶多智能体系统的能观性等价。最后,通过几个典型的例子对理论结果进行了验证。

具有定常输入的二阶多智能体系统的平均一致性滤波

本文考察了具有定常输入的二阶多智能体系统平均一致性滤波问题,提出了一种比例-积分一致性滤波算法。在定常输入和固定对称连通拓扑的前提下,根据Routh判据和Nyquist判据分别得到二阶多智能体系统在无时延和相同通信时延约束下渐近收敛一致的收敛条件,且多智能体系统最终一致性状态为定常输入的平均值。最后,通过由5个智能体组成的多智能体系统在连通拓扑结构下的数值仿真,验证了理论结果的正确性。

具有时滞的二阶多智能体系统的一致性分析

多智能体系统是由多个自主的智能体组成的集合,实现协调合作的首要条件就是各个多智能体达到一致。本文应用频域分析法研究了具有时滞的二阶定拓扑多智能体系统的一致性问题,得到了保证所有智能体状态达到一致的充分必要条件,并且给出了系统最大容许时滞与定拓扑图的Laplacian矩阵特征值之间的关系。最后,通过数值仿真验证了所得结论的有效性。

具有动态拓扑和不同时延的二阶多智能体系统的一致性分析

针对多智能体系统一致性问题在实际中的广泛应用,研究了动态拓扑网络下具有不同通信时延的二阶多智能体系统的一致性问题,基于代数图论、不等式方法给出了系统达到静态一致的充分条件,并且表明系统状态的一致性与通信时延的大小无关。最后通过仿真实例证明了结论的有效性。

改进连通性保持的二阶多智能体编队控制

针对目前基于距离的连通性保持方法过于保守的问题,提出了一种改进连通性保持的二阶多智能体主从式编队控制方法。首先,考虑部分智能体可接收到领航者信息,设计了基于期望偏置位置的分布式编队控制协议。其次,提出了同时利用智能体位置和速度信息的连通性趋势判断方法,并设计了基于相对速度和距离的自适应动作函数;与传统基于人工势场的连通性保持方法相比,所提方法能够准确判断智能体间连通性变化趋势,同时减少对编队的不利影响。最后,通过运用图论给出了系统稳定性的充分条件,并通过数值仿真和对比实验验证了所提方法的优越性。

二阶多智能体系统采样控制的一致性

研究在固定拓扑和切换拓扑下,二阶多智能体系统通过采样控制的一致性问题。首先,对于固定拓扑,给出了二阶多智能体系统通过采样控制达到一致性的充要条件;其次,对于切换拓扑,在所有联合切换拓扑有生成树的前提下,建立基于控制参数和采样周期使二阶系统实现一致性的充分条件。最后,用数值仿真验证所给结论的有效性。

二阶多智能体系统的线性广义一致性

首次针对二阶多智能体系统提出广义一致性的概念;然后探讨有向网络拓扑结构下的二阶多智能体系统的线性广义一致性问题.通过设计有效的控制协议,使用代数图论和稳定性理论,推导获得二阶的多智能体系统以及带有通信延迟的二阶系统实现线性广义一致性的充分且必要条件.结果表明,在有向网络中,耦合增益参数和拉普拉斯矩阵的特征值对达到广义一致起着关键作用;最后,数值仿真验证了结果的正确性.

带有通信时滞的二阶多智能体系统一致问题

针对具有双向等时延的二阶无向通信拓扑系统,采用带有通信时滞的线性一致控制率协议,分析了使系统稳定的条件。由于系统的阶次较高,直接对其特征方程进行分析是比较困难的,提出了一种新的分析方法,把系统的特征方程分解为多个子系统的乘积,然后利用CTCR方法,求得每个子系统对应的时滞最大值,比较后得出使系统达到一致稳定的最大时滞,作出了控制率边界曲线图并标出了稳定区域。结果表明,在有向生成树的情况下,当时滞小于决策值时,系统能达到稳定。最后,数值仿真验证了所得结果的有效性。

二阶多智能体系统一致性问题的时滞分析

本文研究了具有非均匀时滞的二阶多智能体系统的一致性问题。首先,本文采用了线性一致性控制律。然后,通过频域分析方法,得到在特殊时滞条件下保证系统稳定的充分条件。最后,仿真实验验证了所得结论的有效性。

不同时延的二阶多智能体系统的编队协调控制

多智能体的编队协调控制可以作为CPS(Cyber-Physical Systems,信息物理系统)的一个实例。多智能体之间信息传输存在通信时延,每个智能体的信息处理存在输入时延,历史文献中提出的具有时延的编队协调控制算法只实现了一种队形的控制,且系统中每个智能体最后并没有定位到各自的目标位置。文中提出了另一种具有不同时延的编队协调控制器算法。本控制器算法考虑系统中每个智能体寻找目标位置的稳定部分,并在此部分考虑时延问题,最后使每个智能体从其初始位置移动到各自预先定义的目标位置,并且在每个智能体都到达各自的目标位置时,系统速度渐进一致为零。假设网络拓扑是静态有向连通图且存在一个有向生成树,应用频域分析理论和矩阵论,证明了使系统达到编队协调控制的分散式条件。仿真部分通过一个由四个智能体组成的系统的编队协调控制验证了文中研究结果的正确性。

二阶多智能体编队及碰撞避免控制

针对状态依赖联合连通拓扑下的二阶多智能体系统,提出了主从式编队跟踪及碰撞避免控制策略。考虑主智能体速度可知与不可知两种情形,分别设计了分布式编队控制协议。此外,设计了带有碰撞避免的编队控制协议;其中,碰撞避免势场函数引入了基于相对速度的自适应项,可以有效地减小势场力对编队跟踪误差的负面影响。针对上述结果,分别给出了理论证明,并进行了数值仿真和对比实验,验证了所设计方法的有效性。