基于多智能体的群集运动控制方法研究

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1、硕士论文基于多智能体的群集运动控制方法研究摘要群集控制是一种模拟自然界中生物聚集运动的新型分散式控制方法，它有利于实现对多智能体系统的编队控制、协调控制等。近年来，群集控制理论在国内外研究智能系统的理论界中引起了极大关注。本文从群集运动的聚集、避碰以及运动一致性等三个特征对多智能体系统的群集运动进行了研究，主要内容如下：首先本文研究了一阶群系统在m维空间中的集结问题。在群系统满足对应网络图连通的情况下，利用人工势场函数方法推导出群系统各智能体的控制律，并应用LaSalle不变原理证明了在所设计控制律的作用下，群系统中各智能体最终可实现集结。然后在此基础上对一类所对应网络图

2、为完全图的群系统的集结状态进行了分析，根据群集中心随时间不变的特性，通过选取适当的Lyapunov函数证明了在所设计的控制规则下，此类群系统中各智能体会向群集中心运动，并可以在有限的时间内集结到一个球(或圆)形区域内。通过计算机仿真验证了所提出定理的正确性，并根据所提出的聚集时间和集结时间的概念对二维以及三维智能群体的集结性能进行了分析。其次本文研究了固定拓扑下／动态拓扑下二阶群系统在二维空间中的运动一致性问题。在群系统满足对应网络图互连的情况下，利用类Lennard-Jones模型，推导出群系统的控制律，然后通过LaSalle不变原理(动态拓扑下还需用到非平滑分析)分别

3、证明了在有领航者或无领航者的情况下，群系统在所设计的控制律的作用下可以实现运动一致性，同时满足群集运动各智能体的聚集与避碰。通过计算机仿真验证了所提出定理的正确性，并根据所提出的群集时间的概念对二维智能群体的群集运动的性能进行了分析。关键词：多智能体系统，群集运动，Lennard．Jones模型，LaSalle不变原理，非平滑分析AbstractTheflockingcontrolisanewdistributedcontrolmethodimitatingbiologicalaccumulationmovel：n锄tinnature，anditisconduciveto

4、accomplishformationcontrol，coordinationcontrolofmulti．agentsystem．Inrecentyears，theflockingcontroltheoryhasgainedgreatconcernmthetheoryofintelligentsystemsresearchathomeandabroad，Inthispaper,westudiedtheflockingofthemulti．agentsystembythreecharacteristicsofflocking，theaggregation，collis-i

5、onavoidance．aswellasconsistency．Maincontentasfollows：ht11cfirstplace，thispaperdiscussedtheassemblyproblemoffirst-ordergroupsysteminⅡlem—dimensionalspace．Inthecaseofthenetworkgraphcorrespondingtogroupsystemsmeetingtheconnectivity,weusedartificialpotentialfieldfunctiontoderivethecontrollawo

6、feveryagentinthegroupsystem，andappliedtheLaSalleinvarianceprincipletoprovethate、，ef、ragentwillhaveachievedthefinalassemblyintheroleofcontrollawdesigned．Thenweanalyzedtheassemblystateofaclassofgroupsystemthatthenetworkgraphcorrespond。ingtoitisacompletegraph．Accordingtothetime—invariantchar

7、acteristicofflockcenter,BychoosinganappropriateLyapunovfunctionweprovedthateveryagent111suchgroupsystcmwillmovedt0aflockcenterandcanbeassembledtoaSphericalregion(Circulararea)withinalimitedtimeintheroleofcontrollawdesigned．WeverifiedthattheoremtobeproposedlScon．eCt．