多智能体系统自适应跟踪控制.pdf

多智能体系统自适应跟踪控制 多智能体系统是一类集体行为的网络系统，它广泛应用在生物系统、传感器网络、无人机编队控制等领域。近年来，多智能体系统的研究获得了大量成果，特别是在领导-跟随者模型的跟踪问题上。这类问题研究的目的是为了使跟随者能够跟踪领导者，实现一致性。 在多智能体系统中，领导-跟随者模型是一类特殊的一致性问题。领导者的控制输入可能是零，也可能是非零的，跟随者可以获取邻居智能体的相对状态信息，但是领导者的位置和速度信息只有部分跟随者可以获取。这类问题的研究可以分为两类：一类是固定有向拓扑图的条件下，另一类是切换拓扑图的条件下。 在固定有向拓扑图的条件下，研究者们研究了领导-跟随者模型的跟踪问题，得到了大量成果。例如，文献[6-7]中研究了领导者的控制输入等于零或者被所有跟随者可知的情况下，在固定有向拓扑图和切换拓扑图的条件下的分布式跟踪控制问题。这些研究结果可以为多智能体系统的跟踪控制提供了重要参考。 此外，二阶多智能体系统也得到了广泛的应用。一般情况下，在二阶多智能体系统中，如果耦合控制增益系数和Laplacian矩阵的谱半径满足某些条件，系统可达到一致性[8-10]。然而，在设计控制协议时，Laplacian 矩阵的特征值以及依赖于 Laplacian 矩阵特征值的一些信息都是非常重要的。 本文研究了二阶多智能体系统的自适应跟踪控制问题。在假设跟随者只能获取邻居智能体的相对状态信息，领导者的位置和速度信息只有部分跟随者可以获取的情况下，设计了分布式自适应控制协议。该协议可以避免全局信息的不确定性，并使系统达到一致性。通过仿真例子验证了所提出的协议的有效性。 本文的主要贡献在于：（1）研究了二阶多智能体系统的自适应跟踪控制问题，考虑了领导者的控制输入非零且不被任何一个跟随者可知的情况；（2）设计了分布式自适应控制协议，避免了全局信息的不确定性；（3）通过 Lyapunov 稳定性理论和矩阵理论分析，得到了该协议使系统达到一致的充分条件。 本文的研究结果可以为多智能体系统的跟踪控制提供了重要参考，对于多智能体系统的研究和应用具有重要的理论和实践价值。