多智能體系統(tǒng)分布式跟蹤控制問(wèn)題研究.pdf

1、近十多年來(lái)，多智能體系統(tǒng)的分布式控制問(wèn)題是控制理論中的一個(gè)熱門研究課題，吸引了許多研究人員的關(guān)注，其在許多學(xué)科和領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)等有著廣泛的應(yīng)用背景。分布式趨同控制問(wèn)題是多智能體系統(tǒng)研究的一個(gè)中心問(wèn)題，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)分布式控制器以使得所有智能體的狀態(tài)或輸出信息達(dá)到一致。根據(jù)系統(tǒng)中是否帶有領(lǐng)導(dǎo)者，此問(wèn)題可以分為兩類:無(wú)領(lǐng)導(dǎo)者的趨同（或一致）控制問(wèn)題以及帶有領(lǐng)導(dǎo)者的分布式跟蹤控制問(wèn)題。本文主要研究多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制算法設(shè)計(jì)

2、與分析，主要研究?jī)?nèi)容以及貢獻(xiàn)包括以下幾個(gè)方面。
　　一、研究了二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題。首先，在有向圖下分別考慮了二階積分器型和二階嚴(yán)格反饋型非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題。同時(shí)，在領(lǐng)導(dǎo)者的控制輸入等于零時(shí)，研究了系統(tǒng)的逆最優(yōu)自適應(yīng)分布式跟蹤控制問(wèn)題。其次，在無(wú)向圖下考慮了帶有擾動(dòng)的二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題，并分別設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器。與已有文獻(xiàn)相比，我們并不要求系統(tǒng)

3、中的非線性函數(shù)滿足全局Lipschitz條件，并且所設(shè)計(jì)的控制器不依賴于通信拓?fù)鋱D對(duì)應(yīng)拉普拉斯矩陣以及各個(gè)智能體系統(tǒng)自身的狀態(tài)等。因此，所設(shè)計(jì)控制器為嚴(yán)格意義上的分布式控制。
　　二、利用前面處理非線性多智能體系統(tǒng)的方法，研究了一般線性多智能體系統(tǒng)在有向圖下的分布式跟蹤控制問(wèn)題。首先，研究了一類高階積分器型的線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題。與已有結(jié)果相比，所設(shè)計(jì)的控制器不需要利用通信拓?fù)鋱D對(duì)應(yīng)拉普拉斯矩陣的特征值信息。為此，

4、所設(shè)計(jì)的控制器為非線性的而非常見(jiàn)的線性控制器。對(duì)于任意的含有一個(gè)以領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的有向生成樹(shù)的有向圖，此控制器均可使得所有跟蹤者狀態(tài)漸近跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者狀態(tài)。其次，利用線性系統(tǒng)理論，將一般線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題分解為多個(gè)高階積分器型多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題，進(jìn)而得到其分布式控制器。
　　三、研究了一類輸出反饋型非線性多智能體系統(tǒng)在有向圖下的分布式跟蹤控制問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)一類新穎的分布式觀測(cè)器，并利用反步設(shè)計(jì)法

5、，構(gòu)造了一類只依賴于相對(duì)輸出信息的分布式自適應(yīng)控制器。所設(shè)計(jì)的控制器可在任意的含有一個(gè)以領(lǐng)導(dǎo)者對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的生成樹(shù)的有向圖下，解決系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題。
　　四、在無(wú)向通信拓?fù)鋱D下，研究了一類帶有擾動(dòng)和不確定函數(shù)的非線性多智能體系統(tǒng)的半全局分布式跟蹤控制問(wèn)題。首先利用魯棒誤差符號(hào)積分方法，對(duì)一類高階積分器型非線性多智能體系統(tǒng)進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的控制器可使得系統(tǒng)達(dá)到半全局魯棒跟蹤。其次，將此方法推廣到了一類更為廣泛的不

6、確定非線性系統(tǒng)。與已有文獻(xiàn)相比，所設(shè)計(jì)的控制器為連續(xù)型的，而非常見(jiàn)的為達(dá)到系統(tǒng)狀態(tài)漸近趨于一致所設(shè)計(jì)的非連續(xù)型控制器。
　　五、在Markov切換拓?fù)鋱D下，研究了二階異構(gòu)非線性多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問(wèn)題以及帶有擾動(dòng)的二階非線性多智能體系統(tǒng)的分布式逆最優(yōu)增益設(shè)計(jì)問(wèn)題。由于Markov切換拓?fù)鋱D帶來(lái)的困難，相應(yīng)的穩(wěn)定性分析更具有挑戰(zhàn)性，而不是平行的推廣。為了更為清晰地討論多智能體系統(tǒng)的分布式逆最優(yōu)增益設(shè)計(jì)問(wèn)題，首先討論了Mark