考虑通信时滞的多智能体追踪问题研究

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1、考虑通信时滞的多智能体追踪问题研究邹德龙2016年01月中图分类号：TP273UDC分类号：621.3考虑通信时滞的多智能体追踪问题研究作者姓名邹德龙学院名称自动化学院指导教师柴森春副教授答辩委员会主席夏元清教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Trackingproblemsinmulti-agentsystemswithcommunicationdelaysCandidateName：DelongZouSchoolorDepartment:SchoolofAutomationFacultyMentor:A.P.S

2、enchunChaiChair,ThesisCommittee：Prof.YuanqingXiaDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教

3、育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，通讯技术、计算机技术理论、自动控制理论都得到了飞速的发展，与此同时，多智能体系统的研究也开始得到了越来越广泛的研究与关注。多智能体网络系统的一致性问题是复杂动力学系统中非常有意义的理论问题，故也是控制学界的一个研究热点。所谓一致性是指在一个多智能体系统中，随着时间的推移，系统中所有智能体的状态最终能够趋于一个相同的值。追踪问题可视为带领导者的一致性问题，是一致性问题中很重要的一方面。在理论研

4、究中，一般设定智能体之间可以实时和它的邻居节点交换讯息。但是在现实操作的情况下，多智能体间的通讯可能存在不稳定、失真和超出通讯半径等情况。因此考虑通信时滞的多智能体追踪问题研究仍然具有挑战性。本文以代数图论、矩阵论和现代控制理论以及稳定性理论为研究工具，对考虑通信时滞的多智能体追踪问题展开了研究。本文的研究内容主要包括以下几个方面：（1）研究了一阶离散多智能体系统和二阶连续多智能体系统的追踪问题。在考虑通信时滞的情况下，分别通过网络化预测控制算法和Lyapunov稳定性分析，对目标智能体进行追踪。最后，通过仿真实验验证理论分析的正确性有效性。（2）研究了基于Vorono

5、i图的时滞多智能体追踪问题。通过借助Voronoi图，二维空间被分成多个Voronoi单元。在追踪过程中，不但拓扑结构是变化的，相对应的追踪智能体也会发生切换，这与传统意义上的切换拓扑结构有着显著的不同，即实现对目标的接力追踪。提出的追踪智能体的控制器解决了接力追踪中的变拓扑问题以及时滞问题。（3）研究高阶多智能体系统的追踪问题，特别地，考虑了时变拓扑与通信时滞同时存在的情况。本文中研究的时变拓扑结构是连续时变的，而非在几个固定拓扑结构之间切换。通过设计相应的高阶追踪控制器，解决了在时变拓扑和通信时滞的情况下多智能体的追踪问题，并通过仿真分析，可以看出设计的控制器合理利

6、用通信时滞，改善了追踪性能。关键词：多智能体系统；通信时滞；追踪控制；时变拓扑。I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofcommunicationtechnology,computersciencetheoryandautomaticcontroltheory,theresearchonmulti-agentsystemhasattractedmoreandmoreattention.Asoneofthemostimportantissuesofmulti-agentsystems,thec

7、onsensusproblemhasreceivedincreasingattentionfrombothacademicalandindustrialarea.Theconsensusproblemofmulti-agentsystemsisdefinedthatstatesofalltheagentsinthesystemtrendtoagreeuponthesamestatus.Theconsensusofallagentsisafundamentalpre-reqirementforthecoordinationcontrolof