具有噪声和时滞的线性多智能体系统一致性分析

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangsen168
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近些年来,多智能体系统的一致性在编队协同、节点共识、同步、任务分发,分布式检测和控制优化等方向上,引起了许多研究者的关注。多智能体系统是指多个自治的智能体彼此交流、交互形成的一个复杂系统。多智能体系统的一致性是指智能体通过协同合作使得彼此状态一致;而二分一致性则是指智能体通过协同和对抗,使得同阵营内的多智能体达成一致性,在不同阵营内的智能体状态相反。另一方面,现实物理系统中往往存在噪声和时滞,如,测量仪器固有精度约束带来的测量不确定度,通信过程中不可避免的时滞,在这些因素的共同作用下形成一个带时滞的随机系统。为此,完成了以下工作。对于一致性问题,分析研究了一个高阶线性多智能体系统,对应的多智能体网络是包含一棵生成树的无符号有向图,迁移性地给出了高阶均方一致性和噪声容限的定义,并设计了相应的高阶均方一致性控制律。首先分析了系统中仅存在状态相关噪声而不存在时滞时,多智能体系统达成高阶均方一致性的充分性条件,且给出了噪声容限的计算公式。进一步地,分析了当系统同时存在噪声和通信时滞时,多智能体系统达成高阶均方一致性的充分条件,也给出了噪声的容限和时滞的上界的计算公式。对于二分一致性问题,分析研究了一个一阶线性多智能体系统,对应的多智能体网络是一个包含生成树的有符号有向图。考虑到状态不相关噪声和时滞的影响,分析给出了,多智能体网络图结构平衡时,多智能体系统达成均方二分一致性的充分条件,给出了时滞上界的计算公式,且证明了噪声的强度对二分一致性的终值无影响。此外,也证明了当多智能体网络图结构不平衡,且噪声强度和时滞满足相应约束时,所有智能体都将均方意义下收敛到0。更进一步,研究分析了二分一致性在领导-跟随者编队中的应用。在上一研究内容的基础上,选定一个智能体作为领导者,其他智能体作为跟随者,并设计了相应的领导-跟随二分一致性控制律,驱使系统达成领导-跟随二分一致性。在该研究中,也相应地考虑了状态不相关噪声和时滞的影响,并给出了此时多智能体系统实现领导-跟随二分一致性的充分条件,相应地推导出了时滞的上界。
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