受限信息模式下多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、多智能體系統(tǒng)是對(duì)自然界和工程應(yīng)用中許多大規(guī)模系統(tǒng)，像生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)，電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，傳感器網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行建模的控制算法。在這些系統(tǒng)中，智能體根據(jù)設(shè)計(jì)的信息交換規(guī)則，以協(xié)調(diào)的方式達(dá)到群體的決策目標(biāo)。隨著現(xiàn)代控制系統(tǒng)中控制信息量的急劇增多和控制信號(hào)通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，多智能體系統(tǒng)不可避免的受到模型不確定、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定、執(zhí)行器非健康狀態(tài)、執(zhí)行器能力有限等因素的影響，這些限制性因素給多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用帶來了很大挑戰(zhàn)。因此

2、，受限信息模式多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制協(xié)議設(shè)計(jì)是大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)研究及應(yīng)用的關(guān)鍵課題。根據(jù)多智能體系統(tǒng)的期望或者設(shè)定值是由共同智能體決策還是由部分智能體決策，我們將協(xié)調(diào)控制協(xié)議分為追蹤協(xié)調(diào)控制和調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)控制。本文針對(duì)追蹤協(xié)調(diào)控制和調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)控制在受限信息模式下的協(xié)議設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　1).針對(duì)多智能體系統(tǒng)通信協(xié)議受限問題，提出了一類牽制聯(lián)合信息一致性追蹤協(xié)調(diào)控制協(xié)議。首先，研究了權(quán)重有向網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重平均一致性協(xié)議

3、來獲得多智能體系統(tǒng)的共同決策值。然后，設(shè)計(jì)了聯(lián)合信息一致性協(xié)議，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)權(quán)重有向網(wǎng)絡(luò)多智能體系統(tǒng)的權(quán)重決策在期望目標(biāo)下的干預(yù)。最后，提出了有限控制Lyapunov控制器的設(shè)計(jì)方法和高效聯(lián)合信息一致性協(xié)議，對(duì)實(shí)現(xiàn)趨同目標(biāo)干預(yù)的控制增益量進(jìn)行有效計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了通信協(xié)議受限下的一致性追蹤協(xié)調(diào)控制。
　　2).針對(duì)多智能體系統(tǒng)通信資源受限問題，提出了動(dòng)態(tài)交互聯(lián)合連通拓?fù)浜褪录|發(fā)機(jī)制下的一致性追蹤協(xié)調(diào)控制協(xié)議。首先，針對(duì)進(jìn)化系統(tǒng)中智能

4、體的不同角色，引入了鏡像節(jié)點(diǎn)的概念，給出了三層網(wǎng)絡(luò)框架的判斷準(zhǔn)則。通過組合不同層節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，設(shè)計(jì)了線性和非線性收斂速度有界的主從式一致性協(xié)議。其次，提出了可以弱化現(xiàn)有方法中控制增益和局部輸入必須連續(xù)的事件觸發(fā)一致性協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了通信資源約束下的一致性追蹤協(xié)調(diào)控制。
　　3).針對(duì)多智能體系統(tǒng)執(zhí)行器健康狀態(tài)受限問題，提出了分布式間歇通信拓?fù)浜蛣?dòng)態(tài)故障容錯(cuò)機(jī)制下的一致性追蹤協(xié)調(diào)控制協(xié)議。首先，針對(duì)執(zhí)行器存在偶爾失效和通信資源約束等問

5、題，提出了一個(gè)新的自適應(yīng)分布式間歇通信框架。通過引入執(zhí)行器故障補(bǔ)償策略，設(shè)計(jì)了一個(gè)組合不同自適應(yīng)反饋控制器的魯棒自適應(yīng)一致性追蹤協(xié)議。其次，考慮多智能體不確定系統(tǒng)在有向通信拓?fù)湎碌臅r(shí)變故障參數(shù)和根據(jù)動(dòng)態(tài)故障參數(shù)更新協(xié)調(diào)控制律的問題，實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器非健康狀態(tài)下的一致性追蹤協(xié)調(diào)控制。
　　4).針對(duì)異質(zhì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)多智能體系統(tǒng)執(zhí)行器能力受限問題，提出了顯式同步和魯棒自適應(yīng)顯式同步的調(diào)節(jié)協(xié)調(diào)控制協(xié)議。首先，針對(duì)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)異質(zhì)動(dòng)態(tài)多智能體系統(tǒng)