多智能体系统协调控制在工程、生物和社会等领域有着广泛的应用背景,是当前系统控制界的一个热点研究方向.本文研究了线性和一类典型非线性多智能体系统的一致性控制问题,主要成果包括以下几个方面:
(1)针对节点为一般连续时间线性系统的多智能体系统,提出了一个仅依赖于智能体间相对输出的观测器类型的一致性协议.证明了多智能体系统的动态一致性问题可以等价地转化为一组维数和单个智能体相等的矩阵的稳定性问题,并给出了一致性的最终状态
表达式.首次提出了一致性区域的概念.通过例子指出一致性区域可用于表征一致性协议对于通信
拓扑结构变化的
鲁棒性.证明了存在协议具有
无穷大一致性区域,当且仅当每个智能体是可镇定和可检测的.基于一致性区域概念,分别给出了智能体为临界稳定、临界不稳定和给定收敛速度情况下一致性协议的多步设计算法.这些设计算法具有很好的
解耦特性,此特性对于多智能体网络规模较大时尤为重要.上述一致性算法可用于解决简单
航天器编队控制问题.
(2)针对节点为离散时间线性系统的多智能体系统,提出了基于相对测量输出的观测器类型的动态一致性协议.将离散多智能体系统的动态一致性问题等价地化为一组维数和单个智能体相等的矩阵的Schur稳定性问题.提出并分析了离散一致性区域的概念.证明了存在一致性协议具有S1={z:|z|<1}或Sδ={z:|z|≤δ)(0<δ<1)类型的有界一致性区域,当且仅当每个智能体是可镇定和可检测的.基于离散一致性区域概念,给出了智能体为临界稳定和临界不稳定情况下一致性协议的的多步设计算法.讨论了一致性算法在分布式编队控制中的应用.
(3)考虑了受到外部扰动的多智能体系统的H2和H∞一致性控制问题.证明了多智能体系统的H2和H∞一致性问题分别可以等价地化为一组维数和单个智能体相等的系统的H2和H∞控制问题.提出了H2和H∞一致性区域的概念,这些概念可以用于刻画智能体网络一致性对于外部干扰的抑制能力.给出了存在协议具有无穷大H2和H∞一致性区域的
充要条件.基于H2和H∞一致性区域概念,给出了H2和H∞一致性协议的多步设计方法.得到了多智能体系统一致性的H2和H∞性能极限.进一步地讨论了leader-follower通信拓扑情况.
(4)研究了由一类典型的非线性系统-Lur'e系统组成的多智能体系统的全局一致性控制问题.