基于信息传输策略的受限网络化多智能体系统一致性控制

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenth_1980
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近年来,随着多智能体系统在无人驾驶飞机协作、地面机器人编队、分布式传感器网络等领域的广泛应用,其已成为众多研究领域的研究热点。多智能体系统的一致性作为多智能体系统协调控制的基础,是指随着时间的推移,多智能体系统中的智能体根据一致性控制协议通过信息交互使得全部智能体的状态趋于全局一致。本文针对具有资源受限及通信不确定性多智能体系统,基于信息传输策略研究了多智能体系统一致性控制问题及编队控制应用。  首先,针对通信资源受限的线性多智能体系统,提出了一种新的基于分布式事件触发及平均驻留时间的混合传输策略。该策略在采样时刻依据事件触发条件决定智能体的状态是否传输,以减少不必要的传输,将可能的智能体触发模式视为多智能体系统的模态,并由平均驻留时间方法确定在该模态上的驻留时间,以避免由事件触发机制引起的频繁切换。首先,根据不同的系统模态将多智能体系统建模为切换系统,通过定义状态同步误差将一致性问题转化为切换系统的稳定性问题。然后,利用Lyapunov-Krasovskii函数和LMI技术设计了事件触发机制的阈值、平均驻留时间条件及一致性控制器增益。  其次,针对具有通信受限及不确定性的无线网络下的多智能体系统研究了编队控制问题。一方面,针对无线网络的介质访问约束,采用二进制序列设计智能体节点调度协议,使得满足约束条件的智能体数经网络传输其状态;另一方面,考虑到无线网络的不确定性及连接权重与智能体之间距离的关系,利用无线信道的度量指标构建了拓扑图的模型。进一步,定义信息更新误差及编队状态误差,将多智能体系统模型转化为闭环误差系统模型。然后,利用Lyapunov-Krasovskii函数和LMI技术设计了编队控制协议。  再次,针对资源受限的具有时变通信拓扑图的线性多智能体系统,基于事件触发机制研究了领导者-跟随者一致性控制问题。首先,基于与一致性状态误差相关的组合测量信息设计事件触发传输策略以减少不必要的信息传输,降低带宽占用。该事件触发机制在采样时刻判断采样信息是否经网络传输,避免了连续测量。其次,通过定义一致性状态误差,将线性多智能体系统模型转化为闭环误差系统模型,并利用Lyapunov-Krasovskii函数及LMI技术给出了领导者-跟随者一致性控制协议及事件触发机制的联合设计。  最后,使用Matlab仿真软件编写仿真程序,验证了所提方法的有效性。
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