具有切换拓扑结构的多智能体系统故障诊断研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：102870318-SX163学科分类号：081101硕士学位论文具有切换拓扑结构的多智能体系统故障诊断研究研究生姓名崔阳学科、专业控制理论与控制工程研究方向故障诊断指导教师张柯副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonfaultdiagnosistechnologyformulti-agentsystems

2、withswitchingtopologiesAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyYangCuiAdvisedbyA.Prof.KeZhangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要多智能体系统具有巨大的军事价值和广泛的民事应用前景，成为世界各国研究的重点。由于多智能体系统运用领域主要包括移动机器人编队、飞行器编队等领域，而这些

3、系统受运行环境影响，飞行器和机器人很容易出现故障。因此，设计有效的故障诊断策略，保证故障条件下多智能体系统的安全运行，是一项极具挑战和意义的课题。本文以多智能体系统为研究对象，在系统拓扑结构发生切换的前提下，研究故障诊断方法。首先，介绍课题的背景和研究意义，阐述多智能体系统的发展现状，并概述切换拓扑控制技术和多智能体故障诊断技术研究现状。其次，针对无向拓扑结构下的多智能体系统，考虑多智能体系统切换拓扑的特性，假设系统存在未知干扰和执行器故障，研究基于模型依赖平均驻留时间的多智能体系统故障估计策略。利用邻接智能体的信息设计分布式观测器，分析各个智能体及观

4、测器之间的相互关系和影响，构建出全局的动态估计误差方程。结合鲁棒性理论，针对放松后的切换频率条件进行观测器参数设计，保证在外界干扰和执行器故障同时存在情况下对系统状态的监测。再次，根据多智能体技术应用领域的广泛性，考虑具有切换拓扑结构的非线性多智能体系统，研究基于区间观测器的多智能体系统故障检测方法。由浅入深的分别针对系统处于固定拓扑结构和切换拓扑结构下设计区间观测器，研究故障检测策略。考虑到区间观测器的使用限制，通过一种线性变换的方法，设计改进型区间观测器，提升方法的适用性，详细分析了的区间观测器存在性和多种参数设计方法，并给出了所设计的故障诊断方法

5、的理论性证明。最后，进一步深入研究具有切换拓扑结构的多智能体系统的故障诊断方法。考虑到系统运行环境可能使得拓扑结构不能保持连通，提出了一种基于平均系统理论的改进型故障估计策略，与前面的研究相比，所设计的策略能够在联合连通拓扑结构下的实现多智能体系统的故障估计，对提出的方法进行了严格的理论证明，并给出了观测器参数的线性矩阵不等式解算方法。关键词：故障诊断，多智能体系统，切换拓扑，观测器I具有切换拓扑结构的多智能体系统故障诊断研究AbstractWithtremendousmilitaryvalueandbroadprospectsforciviliana

6、pplications,multi-agentsystemshavebecomethefocusofresearcharoundtheworld.Multi-agentsystemsaremainlyappliedinthefieldsofmobilerobotformationandaircraftformation.Affectedbytheoperatingenvironment,aircraftandrobotsarepronetofailure.Therefore,howtodesignaneffectivefaultdiagnosisstr

7、ategytoensurethesafeoperationofmulti-agentsystemsunderfaultconditionsisaverychallengingandsignificantissue.Inthispaper,thefaultdiagnosismethodisstudiedforthemulti-agentsystemsunderthepremiseofsystemtopologyswitching.Firstofall,thebackgroundandresearchsignificanceofthesubjectarei

8、ntroduced.Thestatusquoofmulti-agentsystemdevelo