基于连通保持的多智能体分布式协作控制

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1、上海交通大学博士学位论文基于连通保持的多智能体分布式协作控制姓名：李晓丽申请学位级别：博士专业：@指导教师：席裕庚201006 摘要近年来，多智能体分布式协作控制的研究吸引了越来越多的注意。多智能体系统包含了大量具有一定通信、感知、计算、自主决策及运动能力的个体，如机器人、传感器和其它可移动设备，其中，每个智能体仅利用自身及其邻居的有限信息独立控制自身运动。如果所有智能体之间的局部交互形成了某种连通的拓扑结构，则通过设计智能体之间的协作机制，整个群体可获得期望的全局目标。然而，智能体之间的拓扑结构往往随着个体的运动而发生变化，在许多局部算法作用下，其演化连通性很难自然

2、保持，因此，应致力于具有演化拓扑连通保持功能的协作控制研究。本论文由此出发，针对一些典型的多智能体协作控制问题，重点研究了基于连通保持的分布式控制算法的设计和性能分析。论文的主要内容和研究成果总结如下：核拓扑的分布式算法。·描述了多智能体分布式协作编队控制中的核拓扑，给出了基于该编队核拓扑的分布式编队基本算法。通过扩展编队基本算法，进一步提出了一类一般编队控制算法。另外，对所提出的算法，分析了不同的智能体信息拓扑对群体收敛速度以及相应于节点和连边失效的连通鲁棒性的影响。考虑到增大覆盖而积与保持群体连通性之间的矛盾，讨论了一致感知环境下的连通覆盖问题，由于该问题的目标拓

3、扑可描述为连通格子结构，其核拓扑可通过采用第二章提出的分布式算法来简化群体拓扑获得。考虑智能体离散时间运动模型，针对每个智能体提出分布式连通覆盖算法，该算法通过保持在每个迭代周期中更新的群体核拓扑确保其网络连通终获得了某种连通拓扑结构下的分布式覆盖目标。· 上海交通大学博士学位论文智能体仅能利用局部信息的约束。Ⅱ �����������������猘��������������������������瑆����������������．�������������������������������������������������������������������

4、��������．�������������������甌����������������������瓸�������������，������������������，�����，�������������琣��●������猘������．������琣��������������������������． 上海交通大学博士学位论文�����������������������琲���������������瑆�������������．����瑃�����������������������������������．�����������������������

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6、�笔�．姓名圣别复，．答辩委员涨委员委员委员委员秘书、魂摩南讲师 主要符号说明向量范数集合的势、实数的绝对值��连通图集合取最小值取最大值�冗余边的集合以维实空间智能体�晕恢胓的感知性能或感知概率� 上海交通大学博士学位论文凸包顶点的集合非凸包顶点的智能体集合向量��内积矩阵爿的行列式� 第一章绪论��多智能体分布式协作控制的研究背景和意义群体协作系统的一个典型特征是其个体数目往往很大，几十甚至成百上千，而每个个体相对造价较低，智能程度不高。对数目如此庞大的系统进行传统的集中控制管理，其运算量是不可接受的，同时也难以满足系统对可重构性、容错性等方面的要求【�】。为了确

7、保这样的系统在未知环境中尤其是在无人参与情形下完成复杂协作任务，整个群体必须采用完全分布式的控制思想，即：成员个体要求配备局部控制器，使其具备独立决策的能力和对环境的快速反应能力；同时个体之间相互通信和交互，以确保整体协作目标的最终实现。对系统分布式协作控制的思想和方法的研究不仪是群体系统研究的重点，也是其实践应用的关键。事实上，在人工群体系统的研究开始之前，自然界中早已广泛存在类似的群现象为涌现�������】。 上海交通大学博士学位论文任务。�����问题等。下面将详细地介绍本文研究中涉及到的几个典型协作问题。一个特例。在一阶连续系统下，基本一致