多智能体系统的持续覆盖控制研究

• 作 者: 刘宗哲
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2020年06期
• 关键词: 多智能体系统 持续覆盖控制 速度控制器 能量有限 测量误差

随着计算机和通信网络等技术的飞速发展,多智能体系统的相关课题已经成为数学、计算科学以及自动控制等领域的一个新的研究方向。持续覆盖控制问题是多智能体系统在覆盖控制领域的重要研究课题之一,良好的覆盖控制策略可以有效提升网络系统的感知水平和服务质量。因此,多智能体系统的持续覆盖控制问题具有重要的实际意义和研究价值。本文主要针对持续覆盖控制的速度控制器设计、能量受限以及测量误差等相关问题进行深入研究。首先,针对多智能体系统的持续覆盖控制,本文采用非线性累积函数模型来表示复杂环境的不确定度,设计了同构速度控制器和异构速度控制器这两种控制策略,并且速度大小只取决于智能体的当前位置。推导出使得环境不确定度为零的充分和必要条件,并通过求解线性不等式组得出多智能体系统的速度控制器和持续覆盖周期。最终,保证多智能体系统能够周期性地覆盖任务区域。然后,本文研究了具有能量受限的多智能体系统的持续覆盖控制。基于持续覆盖的环境模型和速度控制器,给出多智能体能量消耗率定义,它包括驱动智能体移动的能量消耗和驱动智能体覆盖的能量消耗。最后推导出多智能体系统的最优移动时间控制策略和最优覆盖时间控制策略。最后,本文研究了具有测量误差的多智能体系统的持续覆盖控制。对测量误差下的环境增长率问题进行分析,由此引出对非线性累积函数的重新建模问题。推导出在测量误差下多智能体系统的具有鲁棒性的速度控制器,并对系统在测量误差下进行稳定裕度分析。考虑到多智能体的个数问题,本文又推导出最小数量智能体的控制策略,来完成多智能体系统的持续覆盖控制。