本文主要探讨了在固定且无向通信拓扑下,一类具有不确定性的多个高阶非线性系统的协同一致性问题。在分布式虚拟控制系统设计过程中,仅使用了多智能体系统的局部信息来构建分布式虚拟控制函数。通过结合后退控制技术和自适应控制技术,提出了一套分布式协同一致控制律,并依靠Lyapunov稳定性分析方法证明了整体互联系统的渐近稳定性。此外,所提出的控制方案可以扩展到通信图是有向或时变的情况。通过仿真验证了控制算法的有效性。 关键词包括自适应控制、一致性控制、后退控制技术、高阶非线性系统、不确定性、多智能体系统。 为了深入理解这些概念,我们首先需要了解一些基本的控制系统和非线性系统理论,下面是对一些关键概念和知识点的详细说明。 一致性问题(Consensus Problem):在多智能体系统中,一致性问题是指多个智能体如何通过分布式控制算法达成某种共识或协同行为。在本文中,一致性关注的是多智能体系统中的每个个体最终能够达到相同的动态行为或者状态。 自适应控制(Adaptive Control):自适应控制是一种智能控制策略,它能够自动调整控制器的参数,以应对系统模型中的不确定性和外部环境的变化。在本文中,自适应控制技术被用来设计能够处理不确定性的控制律。 后退控制技术(Backstepping):后退控制是一种递归设计方法,用于处理非线性控制问题。它从系统内部开始,逐步向外部扩展,通过系统地选择一个虚拟控制输入来稳定每一个子系统。本文中将后退控制与自适应控制相结合,以设计有效的控制算法。 高阶非线性系统(High-order Nonlinear Systems):非线性系统是指系统的输出与输入不成线性关系,而高阶系统则是指系统动态方程中至少包含二阶或更高阶导数。高阶非线性系统通常具有更复杂的动态行为和更难以分析和控制的特性。 不确定性(Uncertainty):在控制系统中,不确定性指的是系统的某些参数或模型未知或存在误差,这可能是由于建模不准确、环境干扰、传感器噪声等原因造成的。处理不确定性是控制理论研究的一个重要课题。 多智能体系统(Multi-agent Systems):多智能体系统由多个相互作用的智能体组成,这些智能体可以是机器人、传感器、计算节点等。多智能体系统的研究目标是使智能体之间能协同工作,完成特定的任务或实现某种集体行为。 Lyapunov稳定性分析(Lyapunov Stability Analysis):Lyapunov稳定性理论是分析系统稳定性的方法之一。通过构造一个Lyapunov函数,可以判断系统在某个平衡点附近的稳定性。如果Lyapunov函数沿着系统轨迹的导数为负,则系统在该平衡点是渐近稳定的。本文中利用这一分析方法证明了互联系统的整体渐近稳定性。 通信拓扑(Communication Topology):在多智能体系统中,通信拓扑描述了智能体之间的信息交流结构。固定且无向的通信拓扑意味着智能体之间的通信是双向的且不随时间改变。文章也考虑了通信图是有向或时变的情况。 上述概念对于理解本文的研究内容至关重要。本文提出了一种新的控制算法,并通过仿真实验验证了算法的有效性,这对于多智能体系统的控制理论和实际应用都具有重要意义。
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