异维异质非线性多智能体系统的一致性自适应控制器设计

针对一类带有不同维数的异质非线性多智能体系统的一致性问题,提出一种带有相似参量的分布式径向基神经网络自适应控制器设计方案.提出异维异质多智能体系统的概念,在此基础上提出各智能体之间存在的相似性质与相似参量,然后结合径向基神经网络的万能逼近性质,通过对各智能体之间的耦合权重自适应律的设计,给出一种新型分布式反馈自适应神经网络控制器设计方案.该方法可以保证异维异质非线性多智能体系统的状态实现一致性,且闭环系统中的所有信号满足一致终极有界的条件.控制设计方法突破了传统异质多智能体中的各子系统具有相同维数的限制,该控制器设计方法不仅适用于相同维数的异质多智能体系统,也可应用于异质多智能体的维数不同的情形.两个仿真算例验证了控制器设计方法的有效性.

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。

异质多智能体系统的编队控制

目的研究异质多智能体系统的编队控制问题。方法基于图论和李雅普诺夫直接方法进行研究。结果针对由一阶和二阶积分器智能体构成的异质多智能体系统,给出了一种基于一致性的时变编队控制协议。结论证明了使用上述协议的异质多智能体系统能够解决编队控制问题。

异质多智能体系统在固定拓扑下的分组一致性

研究了异质多智能体系统的分组一致性,针对固定通信拓扑情况,提出了一种基于邻接信息的分布式控制协议,并通过李雅普诺夫理论,推导出异质多智能体系统实现分组一致性的充分条件.最后利用数值仿真验证了理论分析的正确性.

基于领导者-跟随者模型的异质多智能体系统一致性

针对由一阶智能体、二阶智能体以及Euler-Lagrange智能体组成的异质多智能体系统,研究在领导者-跟随者网络模型下系统一致性的问题。当系统中存在一个一阶静态领导者时,跟随者之间的网络拓扑是无向连通的,设计了一致性控制协议,应用图论知识与拉塞尔不变集原理证明了协议的可行性;另外,当异质系统中有一个动态二阶领导者时,跟随者无法获取领导者的速度信息,采用设计分布式状态观测器的方法,给出了系统的一致性控制协议。一些仿真算例验证了所得结论的有效性。

离散异质多智能体系统的分组一致性控制

针对一类混合异质多智能体系统的分维一致性控制问题进行了研究;具体分析了由一阶智能体和二阶智能体组成的混合异质系统,研究其在离散情况下的分组一致性;基于两个合理的假设提出了线性控制协议,运用代数图论、稳定性理论和矩阵理论,分析协议作用下闭环系统的系统矩阵及动态特性,取得了系统渐近实现分组一致性的充分条件,该条件与系统拓扑结构、采样周期以及控制参数有关;结论同时适用于有向拓扑与无向拓扑,最后通过仿真实例对所得分析结果进行了验证。

异质多智能体系统二分一致性的充要条件

针对由一阶智能体和二阶智能体组成的异质多智能体系统的二分一致性问题,对连续和离散系统情形分别设计了二分一致性协议。基于结构平衡的拓扑,通过规范变换实现了从具有敌对关系的系统到具有非负连接权重系统的转化,将二分一致性问题转变为一般一致性问题。进一步,运用代数图论和矩阵理论分析闭环控制系统的动态特性,得到了异质多智能体系统渐近实现二分一致性的充要条件。最后通过数值模拟验证了所得结果的有效性。

异质多智能体系统预设时间输出二分一致

考虑符号网络下异质多智能体系统的预设时间输出二分一致问题.针对无向图和有向图,分别设计相应的预设时间观测器和预设时间控制器,确保异质多智能体系统在预设时间内达到输出二分一致.基于Lyapunov稳定性理论,获得异质多智能体系统实现输出二分一致的充分性判据.特别地,对于有向图,通过设计全新的预设时间观测器,实现跟随者在预设时间内估计出领导者的真实状态.最后,通过两个数值仿真验证了理论结果的有效性.

基于牵制控制的异质多智能体系统的群一致性研究

为了研究由线性的一阶智能体、二阶智能体和非线性的EL(Euler-Lagrange)结构智能体组成的异质多智能体系统的群一致性,并实现同一个子群中智能体状态趋于期望的状态,针对无向的固定拓扑情况,提出了基于牵制控制的分布式控制协议。并通过代数图论、李雅普诺夫函数和拉塞尔不变集原理证明了控制协议的可行性。数值仿真结果表明:在所提控制协议作用下能够实现包含非线性EL结构的异质多智能体系统的群一致性,与未引入牵制控制的群一致性算法相比各个子群能够趋于期望的状态。

异质多智能体系统滞后一致性跟踪控制

针对一阶、二阶混合异质多智能体系统的滞后一致性问题,提出了一种基于牵制控制的分布式滞后一致性控制协议。首先,将滞后一致性分析转化为稳定性证明;然后,利用图论和Lyapunov稳定性理论分析闭环系统稳定性;最后,分别在固定拓扑和切换拓扑结构下给出了基于线性矩阵不等式(LMI)形式的滞后一致性可解的充分条件,从而实现异质多智能体的领导-跟随者滞后一致性。数值仿真结果表明,所提出的滞后一致性控制方法可以使异质多智能体系统实现领导-跟随者滞后一致性。

基于事件一致性的异质多智能体系统研究

针对二阶异质多智能体系统的一致性问题,本文研究了二阶异质多智能体系统基于事件的一致性。为了确保一致性成立,分析了异质多智能体系统的位置信息图和速度信息图的拓扑特性,并设计了关于位置信息图的基于二阶邻居信息的分布式一致性算法。同时,建立一个事件触发函数,确保系统以指数函数的形式达到一致,并证明了所有智能体的两个连续事件触发时刻之间都存在正的下界,保证了没有Zeno行为,为验证理论结果的有效性,利用Matlab软件进行仿真分析。仿真结果表明,在一致性算法(5)下,多智能体系统的位置和速度达到了一致。该研究为多机器人系统的编队问题提供了理论基础。

异质多智能体系统的合围控制

在固定有向拓扑下,研究由一阶与二阶动力学智能体组成的异质多智能体系统的合围控制问题.首先,分别针对系统内同时包含一阶动力学领航者和二阶动力学跟随者、二阶动力学领航者和一阶动力学跟随者的两种情况,共给出4种有效的控制协议;其次,综合利用代数图论、矩阵理论和稳定性分析工具,通过系统变换方法或构建误差向量法得到上述两类异质多智能体系统能够实现合围控制的判据条件;最后,通过仿真进一步验证所提出协议的有效性.

自适应耦合权重下的异质群体一致性研究

研究了由一阶、二阶智能体组成的异质多智能体系统群体一致性问题。针对固定通信拓扑结构设计了一种基于边的自适应耦合权重控制协议,根据智能体在移动过程中的相对位置调节不同子群中智能体之间的耦合权重,使得多智能体系统仅依赖智能体的邻居信息即可实现群体一致性。通过构造合适的Lyapunov函数,结合图论知识和Lasalle不变原理对系统稳定性进行推理验证。数值仿真结果表明了理论分析的正确性和可行性。