基于事件触发机制的多智能体系统一致性控制设计及实现

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多智能体系统在许多方面有着广泛的应用,是控制学科的一个热点。一致性问题是多智能体系统的基础问题,在一致性问题上的改进对于多智能体系统的编队、群集、跟踪等问题意义重大。“一致性问题”是指系统中所关心的信息状态趋于相同,而“一致性协议”是智能体间相互作用、信息传递的规则。一致性问题的理论基础已经展得比较完备,但是所有的这些研究成果都是在连续时间或者固定离散时间内的,在实际应用中过多的通讯将消耗传感器70%的能源。为了减少能量消耗、减少计算能力的占用,本文将引入一种事件触发的机制来改进现有的一致性协议——在保证系统稳定和一致的前提下,尽可能减少计算和通信。本文主要研究内容如下:1.在一阶多智能体系统一致性协议的基础上,引入事件触发机制,设计一阶系统的事件触发控制协议。通过李亚普诺夫稳定性设计事件触发器的触发函数,保证一阶系统的稳定性和一致性。通过计算理论上的最短触发间隔,证明系统不存在Zeno行为,保证系统在实际应用中稳定性和一致性是可以达到的。通过MATLAB仿真,验证了系统在该协议控制下达到一致。相较于原连续控制协议,事件触发协议减少了系统达到一致过程中的通讯。2.设计二阶无Leader系统的事件触发控制协议。通过矩阵变换方法,将系统划分为两个子系统,分步利用李亚普诺夫稳定性设计其事件触发函数,保证二阶系统的稳定性和一致性。相应的,证明在该控制协议下,系统不存在Zeno行为。通过MATLAB验证系统在该协议下最终能达到一致。与原连续协议相比较,事件触发协议减少了系统达到一致过程中的通讯。3.设计二阶Leader-Follower系统的事件触发控制协议。通过变量替换,利用李亚普诺夫稳定性设计了事件触发函数,通过放缩取得了通讯间隔的最小下界,证明了Zeno行为不存在。通过MATLAB验证了系统在该协议下最终达到一致,且相较于连续控制协议,事件触发协议减少了系统的通讯。4.设计并实现了一种多智能体系统的仿真程序。该程序实现了对多智能体系统仿真初始条件的控制化输入,计算仿真,动态地演示仿真结果,显示关键数据。另外该程序能够通过简单的步骤对内置的多智能体算法进行扩展,适应不同的情况。程序能够在64位Windows系统上运行。
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