多智能体一致性终端滑模控制方法研究

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近年来,多智能体系统由于在实际中的广泛应用而受到了国内外研究人员的关注,其中,一致性控制问题是多智能体系统控制的核心问题。由于实际系统通常对状态的收敛速度和时间会有严格的要求,因此,有限时间一致性控制研究是该领域颇具应用价值的一个方向。终端滑模控制是一种具有快速收敛特性的有限时间控制方法,对于系统的外部干扰和不确定性具有强鲁棒性,因此,它能够处理在复杂环境下运行的多智能体系统可能遇到的各种不确定因素,同时能够满足系统对于收敛时间的要求。  本文利用非奇异终端滑模控制方法,研究了复杂环境下多智能体有限时间一致性控制问题。主要研究内容包括:  (1)针对二阶非线性多智能体系统中跟踪者速度不可测的情况,设计一种基于滑模观测器的一致性控制方法,实现了该类多智能体系统的有限时间一致性收敛。为了弥补智能体速度信息的缺位对整个多智能体一致性控制的影响,设计了一种有限时间状态观测器,它能够在有限时间内估计出各个智能体的速度信息。这些估计出的状态信息随后被用于非奇异滑模控制律的设计之中,成功实现了多智能体系统有限时间一致性。  (2)针对带有执行器故障的二阶非线性多智能体系统,设计了一种自适应非奇异终端滑模控制律。首先设计了故障参数估计器,它可以在线估计各个智能体的执行器故障参数。然后,为了自适应补偿执行器故障导致的控制偏差,利用故障参数估计信息设计了一种非奇异终端滑模控制律,实现了多智能体系统的有限时间可靠一致性。  (3)针对同时发生执行器故障和跟踪者速度不可测的二阶非线性多智能体系统,设计了一种基于观测器的多智能体有限时间一致性滑模可靠控制方法。为了能够得到多智能体系统的有限时间一致性,采用了分布式的非奇异终端滑模控制方法。其中,各智能体的速度信息由一种有限时间状态观测器估计得到,而各智能体的执行器故障则通过在滑模控制律设计中加入己知的故障上下界信息来解决。  论文在理论上对上述研究成果进行了证明,并通过数值仿真验证了本文所提出的控制方法的有效性。
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