带输入约束的多自主体系统包含控制研究

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多自主体系统协调控制作为人工智能的一个新方向,被广泛应用到多机器人系统、无人机系统和移动传感网络中。多自主体协调控制的主要难点在于在有限的计算能力和信息交互能力下,设计局部反馈控制率实现期望的群体行为。包含控制成为其中的研究内容之一,已经成为近年来的研究热点。本文主要研究输入约束情况下的多自主体系统包含控制问题。通过设计多自主体系统包含控制算法,使得多自主体跟随者个体通过获得局部邻居信息并且在领导者的影响下进入领导者信息形成的凸包中。由于非线性饱和与通信间歇问题在多自主体系统中无处不在,因此研究多自主体系统饱和约束和控制间歇问题,不仅具有重要的理论意义还有实际应用价值。本文首先研究了固定有向拓扑网络下输入饱和的多自主体系统包含控制。所有跟随者个体具有非线性动力学并且和周围邻居及领导者交换信息。设计了状态反馈和输出反馈低增益包含控制算法,证明了在系统有界输入渐近零可控并且每个跟随者至少获得一个领导者信息的假设条件下,状态反馈和输出反馈包含控制算法使得系统半全局稳定,同时给出了仿真实例证明了理论结果。本文还探讨了无向固定拓扑网络多自主体系统间歇饱和包含控制问题。若系统是渐近有界零可控的,并且对于每个跟随者个体至少存在一条路径使得该跟随者能够获得领导者个体信息。通过设计间歇控制低增益状态反馈和间歇控制低增益输出反馈控制策略,证明跟随者在有限时间以及较小控制幅值的情况下,收敛到由领导者个体状态形成的凸包中,实现包含控制。同时,本文获得了间歇控制率与低增益参数的解析关系,因此可以设计合理匹配参数,使得多自主体系统包含控制在间歇饱和控制下获得更好系统性能。
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