多智能体系统群集行为动力学及控制方法研究

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1、中图分类号；Ｕ２７０．１密级；公开ＵＤＣ：本校编号：讀Ｗ交道乂攀工程硕±学位论文论目：多智能体系统群集行为动力学及控制方法研究研究生姓為：纳匯学号：０６１３００８８学校指导教师姓名：李宗刚职称：教授谢广明企业指导教师姓名：职称：教授申请学位工程领域名称；车辆工程论文提交日期６６＾０１６８日；＿＿＾兰＿巧论文答辩日期：＿＿？！年迂＿－１Ｉ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作和

2、取得的研究成果，除了文中特别加ｔｕ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州巧通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作。与我了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名；签字曰期：＞１＾年月｝＾曰鴻ｉｔ＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。！特授权兰州交通大学可：＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印

3、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密授权）的学位论文在解密后适用明本说者签：学位论文名；导师签名作ｒ赁＾勺争（＾（户２，２＾日：如日日期：＜＾＞日签字期衣月签字年月年工程硕士学位论文多智能体系统群集行为动力学及控制方法研究ResearchonDynamicsandControlofFlockingofMulti-AgentSystem作者姓名：纳臣工程领域：车辆工程研究方向：多智能体系统学号：06130088校

4、内导师：李宗刚企业导师：谢广明完成日期：2016.06.06兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学工程硕士学位论文摘要近年来，群集行为是多智能体系统研究领域中的重要问题和研究热点之一，其所得结果对于人们理解自然界群集行为的形成机理，以及构建类似人工智能系统都具有重要的科学研究和现实意义。受自然界群集行为的启发，人们针对群体行为形成过程中个体之间的信息交换方式、个体动力学建模、运动形式以及系统稳定性等问题展开了深入研究。本文以群集行为形成过程中的网络拓扑保持连通性这一问

5、题为研究内容，主要做了如下工作：(1)研究了现有几种主要的群集行为控制算法。结合多智能体群集的发展历程，分别探究了三个不同阶段的群集模型，分析了各模型的特点。经过详细对比各模型的性能，最终选择Reynolds模型作为本文研究问题的建模基础。并通过研究Olfati-Saber群集控制算法的网格、范数、碰撞函数及势能函数，详细分析了算法的设计过程和各项参数及特性的变化情况，为接下来要研究的具有附加条件的群集控制做详实的铺垫。(2)研究了一种具有网络保持连通性及多虚拟领航智能体的群集控制问题，得到了系统可解

6、的充分性条件。针对群集行为中存在多个领航智能体的多目标情形，设计了一种具有网络保持连通性的分布式控制协议，证明了所有智能体在对应虚拟领航智能体的领航下，其群体中心的速度渐进收敛到虚拟领航智能体的加权平均速度，最终实现群集行为的多目标分群控制。仿真结果验证了算法的有效性。(3)研究了一种基于网络保持连通性的事件触发非线性混杂群集控制问题，得到了系统可解的充分性条件。针对具有事件触发的群集行为，设计了一种分布式的非线性混杂控制协议，分析了在事件触发条件下，多智能体系统保持群集行为且实现碰撞避免的条件；并通过

7、引入加边延迟策略，证明了若系统初始网络图为连通图，则网络连通性始终得到保持。仿真结果验证了算法的有效性。关键词：多智能体系统；群集控制；连通性；多虚拟领航智能体；事件触发论文类型：应用研究-I-多智能体系统群集行为动力学及控制方法研究AbstractRecently,flocking,asoneoftheresearchfulfocus,isasignificantprobleminmulti-agentsystemresearchfield.Theresultsofflockinghavelotsof

8、importantscientificresearchandpracticalsignificancesforpeoplewhounderstandtheformationmechanismofnatureflockingandbuildsimilarartificialintelligencesystems.Becauseoftheinspirerthinkingfromnatureflocking,peoplewhoareinteres