领导-跟随混合阶异质多智能体系统的一致性

混合阶异质多智能体系统由静态领导者和一阶、二阶和三阶积分器型跟随者组成.首先,在无向和有向通讯网络条件下,利用设计线性滤波器的方法提出了一致性协议;其次,基于李雅普诺夫直接法、拉塞尔不变集原理和矩阵理论证明了协议的可行性;最后,通过2个仿真算例验证了所得结论的有效性.

一类时滞多智能体系统的一致性容错控制

针对一类带有执行器故障和状态时滞的不确定多智能体系统,提出了一种分布式状态反馈一致性容错控制算法.通过模型转换的方式将原系统转换为全局跟踪误差动态模型,在此基础上,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法得到多智能体系统领导-跟随一致性的充分条件.为了处理执行器故障、系统不确定性和状态时滞带来的影响,利用线性矩阵不等式技术求解出反馈控制增益矩阵.通过数值仿真验证了所提控制方案的可行性.

非周期间歇控制下领导-跟随多智能体系统的一致性

本文利用矩阵分析和Lyapunov稳定性分析理论,降低了间歇通信的周期性,给出了非周期间歇控制策略,得出非周期间歇控制下二阶多智能体系统领导-跟随一致性问题的充分条件,并通过数值仿真验证了结果的有效性.

基于时变障碍Lyapunov方法的非线性多智能体系统的一致性控制

针对不确定非线性多智能体系统(MASs),采用基于时变的积分型障碍李雅普诺夫函数(IBLF)的方法,提出了一种实用的固定时间下的一致性控制框架。利用BLF的鲁棒性来解决未知非线性问题,而不是采用模糊逻辑系统/神经网络逼近,IBLF作为该方法的一个突破,是对状态变量的直接约束,其中特殊函数约束(其约束边界与状态变量和时间都有关)是更为新颖的研究内容。在控制器设计过程中通过插入了一个分段可微的位移函数来预先指定状态变量收敛并达到全局一致的逼近时间,并且结合IBLF可以对状态变量的初值条件进行拓展,保证了对于任意初始输出状态,所有智能体的输出都能实现实际的固定时间一致跟踪,并且闭环系统中的所有信号都是有界的。

二阶多智能体系统的一致性分析

研究了二阶连续多智能体系统的一致性问题,其中每个智能体能够实时获得自己的速度信息,但是只能在一些离散时刻上获得自己和邻居的相对位置信息。在给定的控制输入下,建立了一致性成立的充要条件,并将该理论结果应用到多机器人编队控制问题中。提供的数值仿真进一步验证了理论结果的有效性。

具有领航者的时延多智能体系统的一致性

本文研究了具有不同通信时延和不同输入时延的移动多智能体算法的一致性.假设多智能体系统有n个智能体和一个Leader组成,网络连接拓扑是非对称有向加权图,智能体Leader为拓扑图的全局可达节点.应用频域控制理论和广义Nyquist判据研究了时延多智能体算法的一致性,得到保证系统一致性的收敛条件.该一致性条件是一个应用节点局部信息的分散式条件,而且只与输入时延有关.最后,通过计算机仿真验证了本文结论的有效性.

高阶多智能体系统的一致性分析

移动多智能体系统的一致性问题是复杂动力学系统中非常有现实意义的问题.在网络通信拓扑固定时,本文基于矩阵分解理论,提出了高阶多智能体系统中的信息流一致性收敛判据,给出了渐近收敛的充分必要条件;在通信拓扑具有最小生成树的前提下,通过构建多输入多输出系统的闭环传递函数,得到了各个阶次的状态量权重系数对收敛稳定性的影响效果,指出只要状态量权重满足Hurwitz稳定条件,即可实现一致性收敛.最后给出数值算例,仿真结果验证了结论的正确性.

不同延迟下离散多智能体系统的一致性

移动多智能体系统的一致性问题是复杂动力学系统中非常有现实意义的问题。针对有向通信拓扑网络下具有不同延迟的一阶和二阶离散系统,该文提出一种一致性的协议,并进一步得到该系统离散域的传递函数。接着利用广义Nyquist判据和盖尔圆方法,对系统进行频域分析,推导出了传递函数一致性收敛的充分条件,给出了通信延迟的具体约束范围。最后给出数值算例,仿真结果验证了结论的正确性。

基于部分稳定性方法的离散时间多智能体系统的一致性

研究有向信息拓扑下离散时间线性多智能体系统的一致性分析与设计问题.利用提出的线性变换,将一致性问题转换为相应线性系统的部分变元渐近稳定性问题.基于部分变元稳定性理论,得到有向信息拓扑下离散时间线性多智能体系统达到渐近一致的基于矩阵Schur稳定性的充要条件和状态一致函数的解析表达式.同时设计了反馈增益矩阵.最后数值实例验证了所得理论的有效性.

一类异质多智能体系统的一致性控制

针对一类由连续时间一阶和二阶智能体组成的异质多智能体系统,首先给出一阶和二阶智能体实现一致性的算法,其次利用图论和矩阵理论相关知识,在固定有向拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充要条件,且在一致性实现时给出一致性状态的确切表达式;在切换拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充分条件。最后给出数值算例验证了相关结论的有效性。

具有不同输入时延的多智能体系统的一致性

针对具有不同时变输入时延的一阶多智能体系统的一致性收敛问题,采用了具有动态参考状态的一致性控制算法.通过变量代换,将多智能体系统的一致性问题转化为误差系统的渐近稳定性问题.构造Lyapunov-Krasovskii泛函,分别得到了具有固定有向连通拓扑结构的多智能体系统在输入时延导数已知和未知情况下渐近收敛于动态参考状态的充分条件,该条件与输入时延相关,并以线性矩阵不等式(LMIs)表示,且最大允许输入时延可通过求解线性矩阵不等式得到.仿真结果验证了结论的有效性.

具有单向时延的多智能体系统的一致性分析

假设系统拓扑是不变的、有向的强连通图,系统个体之间信息传输具有不同的单向通信时延,研究了移动多智能体动态系统的一致性。应用频率函数方法分析了具有单向时延的多智能体算法的一致性,研究表明当系统只受来自邻居的单向反馈时延信息影响时,系统状态的一致性与单向反馈时延的大小无关。最后应用一个实例验证了结论的有效性。

带有领航者的多智能体系统的一致性控制

对基于动态拓扑有领航者的多移动智能体二阶系统的一致性进行研究。假设各智能体系统存在时变输入时延,分别针对有向网络拓扑为固定和动态两种情形,设计基于邻接信息的分散控制策略。基于李亚普诺夫稳定性理论及线性矩阵不等式方法,得到使各个智能体与领航者达到一致的充分条件。最后通过仿真验证设计方案的有效性。

具有领导者的非线性分数阶多智能体系统的一致性分析

研究了利用非线性分数阶模型描述的具有领导者的多智能体系统的一致性问题.基于智能体之间的通讯拓扑图,设计了系统的控制协议和相应的控制增益矩阵.利用广义Gronwall不等式和分数阶微分方程的稳定性理论,得到了多智能体系统达到一致的充分条件.最后,数值仿真结果显示了理论结果的有效性.

具有时变通信时延的多智能体系统的一致性

首先,给出一种适用于可连续通信并具有时变通信延迟的有向多智能体系统关于参考状态的一致性算法,基于此算法,各智能体协同变量关于参考状态的一致性问题被转化为一个误差系统的稳定性问题。然后,利用Lyapunov稳定性理论,推导出多智能体系统在该算法作用下达到一致性的充分性判据,并由矩阵不等式的形式描述。结果表明:当时延函数有界时,多智能体的网络结构是影响一致性的关键要素。最后,以一组水下无人航行器(UUV)自主集结到指定地点为应用背景,仿真验证了所提出算法和判据的有效性。

基于大通讯时滞的二阶多智能体系统的一致性分析

在有向网络拓扑下,该文研究了2阶大时滞多智能体系统的一致性,提出具有加权项的时滞状态导数反馈协议,改进了大通讯时滞导致系统震荡的问题。首先引入具有加权项的时滞状态导数反馈协议,并给出2阶多智能体系统的闭环形式;然后采用频域分析法求出2阶多智能体系统渐近实现稳态一致的充要条件,并证明与传统一致性协议相比,2阶多智能体系统在具有加权项的时滞状态导数反馈协议下能够容忍更大的通讯时滞;最后通过数值仿真验证了具有加权项的时滞状态导数反馈协议的优势。

具有状态预测器的领航-跟随邻接输入饱和时滞多智能体系统的一致性

针对具有邻接输入饱和时滞的多智能体系统,设计了状态预测器,研究了无向图下具有状态预测器的领航-跟随邻接输入饱和时滞多智能体系统的一致性问题。首先,为了使多智能体系统可以更快地达到一致,在普通全局一致控制律的基础上,加入状态预测器以预测系统状态的变化趋势,得到新的一致控制律;然后,根据Lyapunov稳定性理论,选取合适的Lyapunov函数,考虑了2种不同情况下系统的一致性控制问题;最后,证明了具有状态预测器的领航-跟随邻接输入饱和时滞多智能体系统在控制协议算法下能达到一致。文中利用扇形区域法处理饱和项,给出数值仿真算例,并运用MATLAB中的LMI以及Simulink工具箱进行仿真,结果表明文中结论有效。

具有采样信息的多智能体系统的一致性

研究了二阶连续多智能体系统的一致性问题,其中每个智能体只能在一系列离散的时刻上获得它和它邻居的相对状态信息。利用Lyapunov函数方法,证明了如果离散时间间隔充分小,那么所有智能体的状态渐近达到一致。通过求解一个线性矩阵不等式,可以得到离散时间间隔的一个允许上界。进一步说明了所得理论在多飞行器编队控制中的应用。所提供的数值仿真验证了理论的有效性。

混合模式下多智能体系统的一致性研究

为解决有领导者的多智能体系统的一致性问题,首先,定义了虚拟领导者和实体领导者,提出了混合模式领导者的概念;然后,用有向图表示多智能系统的拓扑结构,并根据该拓扑结构建立网络系统的一阶数学模型,设计准周期的离散控制器对领导者进行复位,通过对领导者的外界控制来控制整个系统的全局性态;接着,给出了系统稳定的充分条件,并用李雅普诺夫稳定性定理对系统的稳定性进行了判定和分析;最后,通过Matlab仿真验证了理论的正确性。

分数阶非线性多智能体系统的一致性研究

研究固定拓扑结构下的分数阶非线性多智能体系统协调控制的动力学模型问题。由于实际多智能体系统中,系统的状态变量难以全部测量,为了克服这一困难,利用状态观测器对系统状态进行重构并基于重构状态进行状态反馈。利用分数阶Lyapunov稳定性理论,证明了当反馈增益矩阵满足一定的线性矩阵不等式(LMI)条件时,系统中的智能体最终趋于所给定的目标状态。最后利用分数阶微积分的预估—校正算法进行数值仿真验证了理论分析的有效性和可行性。