一类离散时变随机多智能体系统的一致性控制问题

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本文研究一类时变随机多智能体系统的一致性控制问题,设计输出反馈控制器使得系统满足预先设定的性能指标。待研究的多智能体系统具有普遍性,同时包含有随机性、非线性、时变性等工程系统常见的特性。文章采用分布式事件触发机制,只有当预设的约束条件满足时,才会触发反馈信号更新,从而节约系统资源,提高系统效率。此外,文章针对待研究的多智能体系统提出并分析了三类一致性性能指标,分别为椭球形一致性性能指标、均方一致性性能指标、以及均方H∞一致性性能指标。在综合考虑所提出的性能指标约束的前提下,本文将待求的输出反馈控制器的存在性问题转化为一组迭代线性矩阵不等式(RLMI)的可行性问题,并通过求解每一时刻的线性矩阵不等式组求得相应的反馈增益。随后,在性能指标均得到满足的前提之下,论文还分析了控制器触发频率达到最低和系统控制精度达到局部最优的两种优化问题。最后本文给出了多个数值仿真算例来显示所设计的算法的有效性和实用性。  本文克服的难点主要有:1)时变多智能体的一致性难以定义,且无法使用现有的数学工具加以分析研究。本文针对一类时变多智能体系统,提出了三种物理意义清晰、工程背景明确的一致性定义,并借助迭代线性矩阵不等式方法,给出了输出反馈控制器的设计方法,有效地解决了此类时变多智能体系统的一致性控制问题。2)非线性多智能体复杂的动态特性,使得现有的理论框架与数学工具难以系统而高效地解决一致性控制问题。有鉴于此,本文研究一类带有非线性特征的多智能体系统,通过两种不同方式描述系统非线性,使本文的研究内容具有更好的适用性。  本文的主要贡献与创新性概括如下:1)研究了一类离散时变多智能体系统的一致性控制问题,具体分析了带有多种特性与约束(如随机性、非线性、时变性、非线性等式约束、传感器饱和等)的多智能体系统能够满足预设性能指标的控制器的分析与设计问题;2)针对待研究的多智能体系统的时变特性,本文提出并分析了多种工程背景清晰、物理意义明确的一致性性能指标,在时变多智能体系统的研究与应用方面做了初步探索;3)在设计输出反馈控制器时利用线性矩阵不等式的方法,将控制器的设计问题转化为求解一组线性矩阵不等式,并通过迭代的算法求取反馈控制器增益;4)文章所给出的设计思路和控制算法可以推广到时变拓扑的情况中,具有良好的适用性。
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