复杂动态多智能体系统的一致性控制

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1、中图分类号：TP273论文编号：10006BY0509131复杂动态多智能体系统的一致性控制作者姓名：刘杨学科专业：控制理论与控制工程指导教师：贾英民教授培养院系：数学与系统科学学院ConsensusControlofComplexDynamicMulti-AgentSystemsADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate:LiuYangSupervisor:Prof.JiaYingminSchoolofMathematicsandSystemsScience,Bei

2、hangUniversity,Beijing,China图书分类号：TP273论文编号：10006BY0509131博士学位论文复杂动态多智能体系统的一致性控制作者姓名：刘杨申请学位级别：博士指导教师姓名：贾英民职称：教授，长江学者学科专业：控制理论与控制工程研究方向：多智能体系统控制学习时间自2005年9月16日起至2010年1月日止论文提交日期：2010年1月日论文答辩日期：2009年12月29日学位授予单位：北京航空航天大学学位授予日期：2010年1月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取

3、得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位

4、论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日北京航空航天大学博士学位论文摘摘摘要要要一致性控制是多智能体系统分布式协调领域中的典型问题，近年来得到了深入研究并取得了许多成果。其早期工作主要是针对简单的一阶或二阶线性确定系统展开的，然而实际被控对象的动态方程往往比较复杂甚至具有强非线性，并且存在随机的外部干扰等不确定因素。鉴于此，本文首先研究外部干扰下具有复杂动力学的多智能体一

5、致性控制问题，然后考虑具有非线性模型的多智能体系统自适应一致性控制。主要贡献包括：(1).考虑具有外部干扰的高阶多智能体有向网络的输出一致性控制问题，提出了基于局部可测输出的分布式协议。其基本思想是将原一致性控制问题转化为一个标准H1控制问题，然后运用线性系统H1理论对分布式协议作用下的闭环系统进行H1性能分析，从而对于定拓扑和变拓扑两种有向网络，分别得到了保证多智能体系统具有期望干扰衰减能力的输出一致性条件。(2).研究了外部干扰下线性耦合多智能体系统的一致性控制问题，提出了一个动态输出反馈协议，并给出了协议中待定系统矩阵的求解方法。针对定拓扑和变

6、拓扑无向网络，分别以线性矩阵不等式的形式给出了保证系统具有期望抗干扰能力的一致性条件。(3).针对一类高阶非线性多智能体系统，提出了一种分布式自适应一致性协议，该协议通过引入神经网络对未知的非线性系统函数进行在线逼近。在此协议作用下，如果无向通信拓扑图是连通的，那么所有智能体的状态能够渐近达到一致。进而，研究了系统在达到一致过程中的瞬态性能，提出了一些性能改进方法。(4).研究了二阶非线性多智能体系统的Leader-Following一致性问题，设计了基于神经网络的分布式自适应协议，并给出了使得所有Following智能体能够渐近跟踪Leader状态

7、轨线的充分条件，从而实现了多智能体系统的一致性控制。进一步，通过估算Following智能体跟踪误差的L2范数，提出了改进系统瞬态跟踪性能的方法。关键词：多智能体系统，一致性，H1控制，自适应控制，神经网络IAbstractAbstractTheconsensuscontrolisarepresentativeprobleminthe¯eldofdistributedcoordi-nationofmulti-agentsystems.Ithasbeenextensivelyinvestigatedinrecentyears,andmanyresult

8、shavebeenobtained.Previousresearchoftheconsensusproble