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基于事件触发的多智能体系统滑模控制研究

王琰

基于事件触发的多智能体系统滑模控制研究

王琰1
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作者信息

  • 1. 广东工业大学
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摘要

随着技术的不断发展,多智能体系统(multi-agentsystems,MASs)已经成为当今社会的热门话题,其被广泛应用于各种不同的行业,如军事、农业、消防、交通等。多智能体的一致性跟踪问题是多智能体控制研究的一个重要分支。众所周知,在实际应用过程中,MASs往往会受到外部环境干扰的影响,降低系统的稳定性,甚至严重影响系统的控制性能。为了提高MASs的可靠性和可用性,对其鲁棒控制技术进行全面而深入的研究变得至关重要。滑模控制(slidingmodecontrol,SMC)具有出色的响应速度、良好的瞬时表现、较强的鲁棒性,而且它对外界环境变化的反应也非常灵敏,因此它是众多鲁棒控制技术的首选。此外,在一致性控制过程中,智能体之间需要不间断地进行信息通信,以达到跟踪上目标智能体的目的,然而这样的连续通信不可避免的会浪费大量通信资源。因此,MASs可以引入事件触发机制(event-triggeredmechanism,ETM),通过采样式的信息通信尽可能降低设备的高性能需求和减少大量通信造成的资源浪费。总之,本文的研究对象是MASs,以ETM为基础,采用SMC算法,解决MASs在存在外部扰动时的一致性跟踪问题。主要有以下两个方面的研究内容: (1)针对一类具有外部干扰的MASs,研究其在遭受外部干扰时的一致性跟踪控制问题,本文提出一种基于静态事件触发机制(staticevent-triggeredmechanism,SETM)的线性SMC方法,它可以有效地抑制外部干扰,提高系统的稳定性。首先,建立MASs的动力学模型。其次,为了节约MASs的网络传输资源,在传感器和控制器之间引入SETM,并结合鲁棒SMC算法,设计基于SETM的滑模控制器。通过使用Lyapunov稳定性理论,证明闭环系统中的所有信号最终一致有界(ultimatelyuniformlybounded,UUB),而且设计的ETM可以有效地避免Zeno行为。最后,通过数值仿真和实例仿真验证控制策略的有效性。 (2)为了解决外部干扰对MASs的影响,本文提出一种基于动态事件触发机制(dy-namicevent-triggeredmechanism,DETM)的积分滑模控制(integralslidingmodecontrol,ISMC)方法,以改善无向拓扑下MASs的一致性跟踪性能。首先,建立具有代表性的多欧拉-拉格朗日(multipleEuler-Lagrange,multi-EL)系统模型。其次,设计积分滑模控制器,通过对控制器参数进行设计使得所得到的闭环系统具有渐近稳定特性和强鲁棒性,且不需要任何外部信息就能够使控制系统收敛到零点及其邻域内。最后,证明引入一种DETM使智能体只在事件触发瞬间对控制器数据进行更新,而不会发生Zeno行为。

关键词

多智能体系统/滑模控制/事件触发机制/外部扰动

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授予学位

硕士

学科专业

控制科学与工程

导师

李鸿一

学位年度

2023

学位授予单位

广东工业大学

语种

中文

中图分类号

TP
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