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1、基于高階滑模方法的非線性多智能體系統(tǒng)的一致性研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)術(shù)學(xué)位)學(xué)生姓名：劉楠指導(dǎo)教師：黃勤教授專業(yè)：控制科學(xué)與工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院二O一六年四月ResearchonConsensusProblemswithHighorderSlidingModeAlgorithminNonlinearMulti-agentSystemsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringB
2、yLiuNanSupervisedbyProf.HuangQinSpecialty:ControlScienceandEngineeringCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2016重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要近年來，多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制問題已經(jīng)引起了不同學(xué)科領(lǐng)域研究人員的廣泛興趣。多智能體協(xié)調(diào)控制是由多個(gè)單個(gè)智能體組成的多智能體系統(tǒng)，用來解決單個(gè)個(gè)體不能完成復(fù)雜任務(wù)的情況，它的主要目標(biāo)是通過設(shè)計(jì)合適的分布式控制協(xié)議，使得每個(gè)個(gè)體通過與其鄰居發(fā)生信息交互并實(shí)時(shí)更新自己
3、的狀態(tài)，完成特定的行為，比如編隊(duì)控制，聚集，一致性等。一致性問題是多智能體協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)問題，在多智能體系統(tǒng)中，可能會(huì)存在一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)航智能體的情況，在只有一個(gè)領(lǐng)航智能體的情況下，該問題就演變成了領(lǐng)航—跟隨一致性問題；當(dāng)存在多個(gè)領(lǐng)航智能體時(shí)，就變成了包含控制問題。由于多智能體協(xié)調(diào)控制的廣泛發(fā)展，在許多領(lǐng)域都有很廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中，由于本質(zhì)非線性、外部擾動(dòng)等因素的存在，多智能體系統(tǒng)主要表現(xiàn)為非線性特性。因此，非線性多智能體系統(tǒng)的領(lǐng)航—跟隨一致性問題和包含控制問題的研究更有意義和實(shí)用價(jià)值。論文工作主要基于圖論、矩陣論、Lyapunov穩(wěn)定性定理以及滑模變結(jié)構(gòu)控制
4、理論等知識(shí)，研究了具有外部擾動(dòng)的二階非線性多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間一致性問題和包含控制問題。首先，以帶有外部干擾的二階非線性多智能體為研究對(duì)象，考慮了固定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩種情況，結(jié)合二階超螺旋滑?？刂扑惴ㄔO(shè)計(jì)了分布式一致性協(xié)議，并利用滑?？刂评碚摵蚅yapunov有限時(shí)間穩(wěn)定性定理，給出了領(lǐng)航—跟隨多智能體系統(tǒng)在有限時(shí)間內(nèi)使得跟隨智能體與領(lǐng)航智能體達(dá)到一致的條件。分別對(duì)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提出算法的準(zhǔn)確性和有效性。然后，針對(duì)具有外部擾動(dòng)的二階非線性多智能體系統(tǒng)，研究了有限時(shí)間包含控制問題。利用二階超螺旋滑?？刂扑惴▉碓O(shè)計(jì)分布式控制協(xié)議，使得該系
5、統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包含控制。論文工作主要針對(duì)靜態(tài)領(lǐng)航和動(dòng)態(tài)領(lǐng)航兩種情況進(jìn)行了研究。對(duì)于靜態(tài)領(lǐng)航來說，只需要驅(qū)使跟隨智能體在有限的時(shí)間內(nèi)到達(dá)由靜止的領(lǐng)航智能體圍成的區(qū)域內(nèi)，并在此區(qū)域內(nèi)一直保持靜止?fàn)顟B(tài)。不同于靜態(tài)領(lǐng)航，動(dòng)態(tài)領(lǐng)航相對(duì)來說更為復(fù)雜，論文工作主要考慮了領(lǐng)航智能體勻速變化的情況，跟隨智能體根據(jù)給定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在文中所提出控制算法的作用下，通過與其相鄰智能體互相通信，并實(shí)時(shí)更新自己狀態(tài)，使得跟隨智能體可以到達(dá)由動(dòng)態(tài)領(lǐng)航智能體所圍成的動(dòng)態(tài)凸包中，從而實(shí)現(xiàn)包含控制。最后通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了所提二階超螺旋滑模控制算法的正確性和有效性。關(guān)鍵詞：非線性多智能體，領(lǐng)航—跟隨一致性，
6、包含控制，超螺旋，有限時(shí)間控制I重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTInrecentyears,cooperativecontrolofmultiagentsystemshasattractedthewideinterestofresearchersindifferentfields.Thecooperativecontrolofmultiagentsystemsiscomposedofanumberofindividualagents,whichcansolvethecomplextasksthatasingleindividualcan’tcomple
7、te.Themainaimofmultiagentsystemsistodesignasuitabledistributedcontrollaw,eachagentcompletesaspecificbehaviorbyusinglocalinformationfromitsneighborsandupdatesitsstateinrealtime,suchthatformation,swarming,consensusandsoon.Consensusisoneofthemostfundamentalissuesinthecooperativecontrolof
8、multi
