网络攻击下分数阶多智能体系统的自适应一致性控制

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近年来,多智能体系统的分布式控制在学术界已经受到了越来越多的关注,同时在工程领域也得到了广泛的应用,比如无人机编队控制、传感器网络和智能电网等。一致性控制作为多智能体系统分布式控制的重要问题之一,也随之受到了广泛的关注。与此同时,实际系统遭受到的未知外部攻击也对系统的稳定性带来了严重的威胁。随着实际工程系统问题的复杂化以及数学理论的发展和完善,分数阶控制理论也得到了进一步发展。有鉴于此,网络攻击下分数阶多智能体系统的一致性控制问题也是一个亟待研究的热门课题。本文主要研究网络攻击下分数阶多智能体系统的自适应一致性控制问题。主要针对分数阶非线性多智能体系统、网络攻击下分数阶状态反馈多智能体系统、网络攻击下分数阶输出反馈多智能体系统。针对上述三类系统,基于径向基神经网络逼近算法和Lyapunov稳定性理论,使用反步控制设计方法设计自适应控制器,以实现系统的一致性控制目标。本文主要内容如下:1)对于分数阶异步切换的纯反馈多智能体系统的一致性控制问题,首先利用偏微分假设以及中值定理对系统模型进行变换,然后利用自适应反步法设计控制器;而对于分数阶输出反馈多智能体系统的一致性控制问题,首先设计分布式观测器来估计不可测状态,然后利用观测器输出设计自适应控制器。2)针对分数阶状态反馈多智能体系统,同时考虑了未知时变时滞函数、传感器攻击以及执行器攻击对系统的影响,并分别研究了系统含有对称阶次和非对称阶次的情况。对于对称阶次系统的控制问题,首先设置障碍函数来解除对时变时滞的严格限制,然后利用径向基神经网络来逼近未知非线性函数,最后利用分数阶Nussbaum函数法以及自适应反步法设计控制器;而对于非对称阶次系统的控制问题,首先明确时变时滞的限制条件,然后建立频域模型,最后同样使用自适应反步法设计控制器。3)针对分数阶输出反馈多智能体系统,研究了传感器攻击和执行器攻击同时存在的情况,并分别对对称阶次系统和非对称阶次系统进行了自适应一致性控制器设计。
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