一类时延异构多智能体系统的一致性研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：一类时延异构多智能体系统的一致性研究英文并列题目:ResearchonConsensusofaClassofHeterogeneousMulti-agentSystemwithTimeDelays研究生：廖诗来专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程导师：潘丰教授指导小组成员：学位授予日期：2016年6月答辩委员会主席：崔宝同江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月摘要摘要多智能体系统行为是自然界中普遍存在的神奇且复杂难解的现象。近年来，对多智能体系统的研究引起了诸多学科（如控制、物理、数学、生物、计算机等）研究人员越来越多的重视，实际应用中的多

2、智能体系统在结构和功能上普遍存在差异，系统的描述往往是混合多种动力学方程的异构系统，因而学者们开始研究具有典型物理意义的一阶积分器和二阶积分器组成的异构多智能体系统的一致性问题。本文在现有研究工作的基础上，将组一致性的概念扩展到异构多智能体系统，并以代数图论，线性系统理论，线性矩阵不等式(LMIs)为分析工具，研究了一类具有时延的异构多智能体系统的一致性和组一致性问题，为异构多智能体系统一致性问题的研究提供一些新的思路。本课题的研究内容包括以下两部分：1)研究了一类由一阶智能体与二阶智能体组成的异构多智能体系统一致性问题，设计了一致性算法，同时给出了算法实现异构系统一致性的条件。首先，针对无时

3、延异构系统设计了线性控制算法，通过将一阶、二阶系统重排和模型变换，使原系统分解成多个简单子系统，并运用图论和矩阵理论得到了在算法作用下解决系统一致性问题的充分条件，同时给出了一致性状态的确切表达式；在此基础上，在无时延算法中加入多时延表达式设计了带多时延因素的控制算法，并运用Lyapunov理论和线性矩阵不等式，得到了在算法作用下保证多时延异构多智能体系统实现一致性的充分条件，通过求解一组可行的线性矩阵不等式，得到了时延的容许上界。最后，进行了数例仿真验证。2)研究了一类由一阶智能体与二阶智能体组成的异构多智能体系统组一致性问题，设计了一致性算法，同时给出了算法实现异构系统分组一致性的条件。首

4、先，针对无时延异构系统设计了线性组一致性控制算法，应用图论、矩阵理论和拉塞尔不变集原理，得到了在算法作用下解决系统组一致性问题的充分条件；其次，在无时延算法中加入常时延表达式，设计了带常时延因素的控制算法，并运用频域理论中的广义奈奎斯特判据，得到了在算法作用下保证常时延异构系统实现组一致性的充分条件；接着，在无时延算法基础上加入变时延表达式，设计了带变时延因素的控制算法，并利用线性矩阵不等式得到了在算法作用下保证变时延异构系统实现组一致性的充分条件。最后，进行了数例仿真验证。关键词：多智能体系统；异构；组一致性；Lyapunov理论；线性矩阵不等式；多时延IAbstractAbstractMu

5、lti-agentsystemisubiquitousinnaturebutintricatemagicalphenomenon.Inrecentyears,multi-agentsystemwaspaidmoreandmoreattentionbyresearchersfromallkindsoffieldssuchascontrol,physics,mathematics,biology,computer,etc.Sincethefunctionalandstructuraldifferencesexistintheactualmulti-agentsystems,thedescripti

6、onofthesystemisoftenahybridofvariabledynamicequations,somescholarsbegantostudytheheterogeneousmulti-agentsystemconsistingoffirst-orderandsecond-orderintegratorwhichhadatypicalphysicallymeaningconsensusproblemBasedontheexistingresearchworks,thispaperproposedtheconceptofheterogeneoussystemsgroupconsen

7、sus,andstudiedtheconsensusandgroupconsensusoftheheterogeneousmulti-agentsystemconsistingoffirst-orderandsecond-orderintegratorbasedonthealgebraicgraphtheory,matrixtheory,linearsystemtheory,stabilityth