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带有间歇通讯的多智能体分团网络的一致性研究

作者2019-03-27 10:57未知
一致性问题是一类分布式协同控制问题,其目标是设计合适的协议和控制策略使得所考虑的智能体可以达到一个共同的目标状态.该问题已成为数学应用领域的热门研究课题.这主要归功于多智能体系统的多方面应用价值,这些应用包括无人机协同控制,编队控制,分布式传感网络等.基于一致性本质定义和系统特点,多种类型的一致性问题被广泛研究,如一阶一致性、高阶一致性、主从一致性、平均一致性和分团一致性等等.作为一致性问题的分支,分团(或分群)一致性是指在同一个团的智能体达到状态一致的同时不同团的智能体状态不同.其研究是基于多个协同合作任务需要被分组进行和多智能体系统的目标状态并不一定唯一的事实.分团一致性的研究难度在一定程度上是由图结构和智能体动力行为的复杂性造成的.本文主要通过考虑分团化多智能体网络的图结构特点和不同团之间的状态关系,通讯的连续性以及控制器的合理设计来对分团一致性进行研究.本文的主要内容如下:第1章为绪论,主要介绍多智能体一致性和分团多智能体网络的研究背景、目的和意义,给出分团一致性的研究现状与成果.最后给出本文的结构.第2章为预备知识,给出了一些本文用到的基本定义和符号.第3章研究基于间歇牵制控制下的多智能体系统的分团时滞一致性.我们推广了分团时滞一致性的概念,主要通过设计周期间歇牵制控制协议,研究有领导者情况下,具有非线性动力行为的一阶多智能体系统在该协议下的分团时滞一致性.最后,通过数值模拟,验证了方法和主要结论的可行性和有效性.第4章研究带有间歇通讯的多智能体系统的主从分团一致性问题.一些与主从分团结构多智能体系统有关的新型间歇性被提出.基于点在分团图结构中的性质,一种带有非周期间歇影响的牵制控制方法被建立,一些为达到主从分团一致的充分条件被给出.最后文章通过数值模拟来验证得到的结论.第5章研究带有分层间歇通讯的多智能体系统的分团时滞一致性.提出了分层间歇通讯的概念,并建立了一些新的具有间歇特征的切换系统,通过追踪的方法研究了团间最终状态的关系,并给出了一些可达到分团时滞一致的充分条件,最后通过数值模拟来验证主要结论的正确性与可行性.第6章主要研究可以达到一致的星型网络的性能指标.文章主要构建了三类星-组成网络,研究相关网络一致性的收敛速度和鲁棒性,它们分别可由拉普拉斯矩阵的最小非零特征值λ_2和网络图的H_2范数来衡量.最后,具有相似特征的一些星-组成网络的性能指标被做了比较,并且给出了结论和猜想.
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