时延多自主体系统的群一致性研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：时延多自主体系统的群一致性研究英文并列题目：StudyonGroupConsensusofMulti-agentSystemswithTimeDelay研究生：李向军专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程导师：刘成林指导小组成员：学位授予日期：2016年6月答辩委员会主席：潘丰江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一六年六月独创性声明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工作及取＇得的研究成果。尽我所知了文中特别加＾乂标注和致谢的地方外，论文，除中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大

2、学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均色在论文中作了明确的说明并表示谢意。三签乂２。／＾率５句子ｄ：圭句受曰期：关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或机拘送交论文的复印件和磁盘，允ｋ乂许论文被查巧和借巧，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，可Ｖ义采用影印、缩印或担描等复制手段保存、汇编学位论文，一致并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。＼尸签义：告

3、旬连导师签名：曰期：２。／／４明之毕ｄ摘要摘要近年来，多自主体系统的协调控制问题因其广泛的工程应用前景，如多无人机/无人车系统的协调编队、传感器网络的时钟同步、卫星姿态协调同步等，引起了众多领域学者的深入研究，包括物理学、计算机学科和自动控制学科等。一致性问题是指多个自主体通过局部协调耦合来实现所有自主体达到同一个状态，它是多自主体系统协调控制中最基础和最重要的问题。由于环境变化、未知状况、以及不同合作任务都要求自主体做出相应的反应，从而整个多自主体系统会分组收敛多个最终一致状态，即群一致性问题。自主体与邻居自主体进行信息交换过程中，时延往往是很难避免的，因此研究时延对多

4、自主体系统群一致性问题的影响更具有实际意义。本文主要考察了在时变通信时延影响下的多自主体系统的群一致性问题。主要研究内容包括：1、考察时变通信时延对群一致性收敛的影响，分别采用同步耦合算法和异步耦合算法来解决二阶多自主体系统的群一致性问题。通过对多自主体系统进行变量代换，将群一致性收敛问题转化为系统的稳定性进行分析。根据代数图论与Lyapunov-Krasovskii泛函，得到在时变通信时延影响下的二阶多自主体系统渐近到达群一致的充分条件，并以线性矩阵不等式表示。2、针对由一阶积分器和二阶积分器组成的异构多自主体系统，研究了其在时变时延影响下的静态群一致性问题，并分别提出了在固定连

5、接拓扑和切换连接拓扑结构下异构多自主体系统渐近收敛群一致的协议。通过构造Lyapunov-Krasovskii函数，得到了自主体在具有相同时变通信时延的群一致性算法作用下渐近收敛群一致的充分条件，并以线性矩阵不等式表示，并引入自由权矩阵降低条件的保守性。3、分析了具有时变通信时延的二阶多自主体系统的比例群一致性收敛问题，并提出了静态和动态群一致性算法。因利用具有负连接权值的协同竞争方法研究多自主体系统群一致性问题时提出的假设过于严格，为了消除这一假设，在一致性协议中引入一组比例系数，使得同一子群的一致性状态相同而不同子群之间的状态成一定比例。首先，利用矩阵理论以及代数图论相关知识，

6、分别研究了二阶多自主体系统在有向连接拓扑下动态和静态群一致性问题；其次，分别研究了具有时变通信时延的二阶多自主体系统在同步匹配的动态和静态群一致性协议作用下比例群一致性收敛问题，得到二阶多自主体系统在强连通拓扑结构下渐近收敛群一致的充分条件。关键词：异构多自主体系统；群一致性；通信时延IAbstractAbstractRecently,coordinationcontrolproblemofmulti-agentsystemshasbeenextensivelyappliedinengineeringapplications,suchasnounmannedvehiclesyste

7、mofformationcoordination,clocksynchronizationofsensornetworks,thesatelliteattitudesynchronizationetc.,soithasattractedintensivestudyfrommanyfieldsincludingphysics,computerscienceandautomaticcontrolsubjects.Asthemostbasicandmostimportant