Treffer: Consensus and cooperative output regulation of linear multi-agent systems. ; CUHK electronic theses & dissertations collection

Title:
Consensus and cooperative output regulation of linear multi-agent systems. ; CUHK electronic theses & dissertations collection
Contributors:
Su, Youfeng., Chinese University of Hong Kong Graduate School. Division of Mechanical and Automation Engineering.
Publication Year:
2012
Collection:
The Chinese University of Hong Kong: CUHK Digital Repository / 香港中文大學數碼典藏
Subject Terms:
Multiagent systems, Electronic data processing--Distributed processing
Document Type:
Fachzeitschrift text
File Description:
electronic resource; remote; 1 online resource (xi, 166 leaves) : ill. (some col.)
Language:
English
Chinese
Relation:
cuhk:328208; http://library.cuhk.edu.hk/record=b5549438
Availability:
http://library.cuhk.edu.hk/record=b5549438
https://repository.lib.cuhk.edu.hk/en/item/cuhk-328208
Rights:
Use of this resource is governed by the terms and conditions of the Creative Commons “Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International” License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)
Accession Number:
edsbas.EEA512CC
Database:
BASE

Weitere Informationen

在过去十年左右的时间里, 随着在无线传感网络, 群体机器人及无人飞行器编队等问题的广泛应用, 多智能体系统的协作控制问题已成为控制理论中的一个热点问题. 本论文将研究两类基本的协作控制问题: 多智能体趋同问题与多智能体协作式输出调节问题. ; 作为多智能体系统协作控制的一个基本问题, 多智能体趋同问题是其它诸如蜂拥, 聚类, 编队等协作控制问题的基础. 目前趋同问题主要分为两类: 无领导者的趋同问题与有领导者的趋同问题. 无领导者的趋同问题的控制目标是设计分布式的控制器使得所有子系统的状态渐近地趋于一个共同但未知的轨迹, 而有领导者的趋同问题的控制目标是设计分布式的控制器使得所有子系统的状态渐近地趋于一个特殊的轨迹, 这个轨迹由一个特别的被称作领导者的子系统产生. 分布式的控制器常常由系统的拓扑连接图决定.连接图一般是时变的, 并包含固定图与切换图作为特例. 本论文的第一部分, 我们将研究连续时间一般线性多智能体系统与离散时间一般线性多智能体系统在联合连通假设下的切换拓扑网络的趋同问题. 该问题包含其它一些特殊的诸如一阶积分器系统, 筒谐振子系统的趋同问题作为特例. 这一部分的主要贡献概括为以下两点: ; 1. 研究连续时间线性临界稳定多智能体系统在切换网络下的两类趋同问题. 为研究这两类问题, 我们将首先建立一类包含Kronecker 乘积的线性切换系统的稳定性结果. 该系统特别之处在于其系统矩阵在任何时刻都可以不是Hurwitz 稳定的. 我们将结合Lyapunov 稳定性理论与一类适用于分段连续线性系统的广义Barbalat 引理来研究该切换系统的稳定性. 作为该稳定性结果的直接应用, 我们分别给出求解两类趋同问题的静态状态反馈控制率. 与现有结果比较, 该结果仅假设动态图是联合连通的, 因而严格弱化了动态图的假设. ; 2. 研究离散时间线性多智能体系统在切换网络下的两类趋同问题. 在系统矩阵是临界稳定的假设下, 我们证明如果动态图是联合连通的, 则都存在静态的分布式状态反馈控制器以达到两类趋同. 该趋同分析是基于一类自守线性离散时间切换系统的稳定性结果. 研究该切换系统的稳定性的主要困难在于系统矩阵在任何时刻都可以不是Schur 稳定的. 我们将结合共同Lyapunov 函数与一些新技巧来实现稳定性分析. 该结果将包含一些现有结果作为特例. ; 论文的第二部分将研究多智能体系统的协作式输出调节问题. 该问题允许各子系统有不同的动态, 允许各子系统模型存在不确定性, 并且允许各子系统存在外部干扰, 因此该问题的描述较有领导者的趋同问题更为一般于实际. 该问题的控制目标是要利用分布式的控制策略来实现不确定多智能体系统的渐近跟踪和干扰抑制. 由于该问题描述的一般性, 其结论将包含其它一些诸如趋同, 同步, 编队等多智能体协同控制问题作为特例.就技术路线而言, 我们将建立分布式的观测器与分布式的内模来处理该问题. 这部分的主要贡献总结为以下三点: ; 1. 研究线性多智能体系统分别在静态与切换拓扑网络下的协作式输出调节问题. 全系统包含两类子系统. 第一类子系统可以接收到外部系统的信号, 而第二类子系统不能接收到外部系统的信号. 因此, 传统的集中式的控制器与分散式的控制器都不适用于该系统. 我们将建立分布式的观测器实现外部系统的信息从第一类子系统向第二类子系统传递. 对静态拓扑网络情况, 我们分别给出分布式动态全状态反馈控制器与分布式动态测量输出反馈控制器求解该问题的充分必要条件. 对切换拓扑网络情况, 我们则给出分布式动态全状态反馈控制器与包含前馈项的分布式动态测量输出反馈控制器求解该问题的充分条件. 该结果可以作为多智能体有领导者的趋同问题的直接推广,并将应用于求解群体机器人有领导者的编队问题. ; 2. 研究不确定线性多智能体系统在静态拓扑网络下的协作式鲁棒输出调节问题. 相对前一问题, 该问题允许多智能体系统的模型具有不确定参数. 因此前馈设计方案不适用于该问题. 通过建立分布式的内模, 我们将该问题转换成其增广系统的同时极点配置问题. 利用LQR 设计方法, 我们分别给出分布式动态状态反馈控制器与分布式输出反馈控制器求解该问题的充分必要条件. 由于极点配置具有鲁棒性, 这两类控制器均能容忍系统不确定参数的微小变化. 该结果也包含一些有领导者的趋同问题作为特例. ; 3. 研究一类具有参数不确定性的混杂的多智能体系统在静态拓扑网络下的协作式鲁棒输出调节问题. 与前一问题比较, 这里我们允许系统参数在一个任意大的规定的紧集内变化. 为实现这一目标, 我们引入一类新的内模, 它能将协作式输出调节问题转化成其增广系统的鲁棒镇定问题. 我们将结合共同高增益状态反馈技巧与分布式高增益观测器技巧来设计分布式动态输出反馈控制器以求解该问题, 并同时给出其可解性的充分必要条件. ...