【摘 要】
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网络群体系统是由多个个体组成的网络集合,其中每个个体是一个物理的或抽象的实体,能作用于个体自身和周围环境,并与邻居个体进行信息交换。设计协同控制协议是研究网络群体
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网络群体系统是由多个个体组成的网络集合,其中每个个体是一个物理的或抽象的实体,能作用于个体自身和周围环境,并与邻居个体进行信息交换。设计协同控制协议是研究网络群体系统的一个难点,一个有效的控制协议可以提高系统的收敛速度,降低成本等。本文在以下几个方面展开研究:首先,研究了系统中无通信时滞时网络群体系统的协同控制。针对固定拓扑结构,分别考虑网络群体系统无领导者和存在一个领导者两种情况。其中,领导者的运动状态是独立的,而与领导者可以进行通信的个体的运动是受领导者影响的。针对上述两种情况,分别根据约束条件建立相应的二阶系统模型并设计协同控制协议,通过变换将网络群体的协同控制问题转换为线性系统的稳定性问题,从线性系统稳定的充分必要条件入手证明协同控制协议的正确性。其次,考虑了时滞网络群体系统的协同控制。文中首先假设具有单时滞的网络群体系统,即所有个体间通信时滞为一个固定的值。而实际复杂的通信环境中,网络群体系统不仅存在通信时滞,并且通信时滞是时变的,且通信拓扑结构的连通也是动态变换的。为了能更好的模拟实际环境中的网络群体系统,本文研究了具有时变时滞且变拓扑结构的协同控制协议,根据经验构造李雅普诺夫函数,寻找能使网络群体系统实现稳定的条件,并通过仿真结果验证协议的有效性。为了优化控制协议,加快系统的收敛速度,设计基于二层邻居信息的有领导者的网络群体系统的协同控制协议。由于系统的收敛速度与特征根有关,通过求解系统的特征根并与普通协议的特征根进行比较,验证了基于二层邻居信息的控制协议能够加快网络群体系统的收敛速度,并通过仿真结果的对比验证了基于二层邻居信息的协同控制协议提高了系统的收敛速度。最后,研究了网络群体系统的协同控制在时钟同步方面的应用,设计时钟同步协议,并通过理论和仿真验证时钟同步协议。
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