多智能体系统的有限时间一致性+Matlab仿真程序

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摘要一致性问题作为分布式协同控制最基础的问题，已经受到了广泛的关注。一致性是指多智能体系统就某些状态量随着时间的推移达到一致的状态。有限时间一致性是指多智能体系统就某些状态量在有限时间内趋于一致。有限时间一致性协议是指多个智能体基于从邻居处获得的信息做出相应的调整，从而使自身状态量在有限时间达到一致的协议。本文主要分为两个方面进行研究。第一方面是针对带领导者的一阶连续系统在固定拓扑和切换拓扑下的有限时间一致性研究，第二方面是针对带领导者的无速度信息的二阶连续系统在固定拓扑和切换拓扑下的有限时间一致性研究。运用相应的图论、矩阵论，构造相应的Lyapunov函数进行理论推导，最终运用Matlab仿真验证该协议的正确性。42905

关键词多智能体系统有限时间一致切换拓扑 Lyapunov函数

毕业论文设计说明书外文摘要

Title Finite-time consensus of multi-agent systems

Abstract

As the basis of multi-agent cooperative control, consensus problem has become a hot research topic. Consensus means that some of the agents’ states achieve the same value. Finite-time consensus means that some of the agents’ states achieve the same value within finite time. Finite consensus algorithm is a protocol for making agents reach finite-time consensus according to local information from its neighbors. This paper studies the finite-time consensus of first-order leader-following multi-agent systems and second-order leader-following multi-agent systems both under fixed-topology and switching-topology. Based on the graph theory, matrix theory and homogeneity with dilation, two control protocols of each agent using local information are designed, the control protocol of second-order leader-following multi-agent system is independent of velocity information. Detailed analysis of finite-time consensus of first-order leader-following multi-agent systems and second-order leader-following multi-agent systems are proposed respectively. Finally， numerical examples are provided to illustrate the theoretical results.

Keywords multi-agent system finite-time consensus switching-topology Laypunov function

1 引言 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究现状 2

2 预备知识 5

2.1 图论知识… 5

2.2 矩阵知识 … 5

2.3 基础引理 … 6

2.4 常用记号 … 6

3 一阶领导-跟随多智能体系统 … 8

3.1 问题描述… 8

3.2 固定拓扑下的一阶领导-跟随多智能体系统的有限时间一致 9

3.3 切换拓扑下的一阶领导-跟随多智能体系统的有限时间一致… 13

3.4 本章小结… 15

4 无速度信息的二阶领导-跟随多智能体系统 16

4.1 问题描述… 16

4.2 固定拓扑下的二阶领导-跟随多智能体系统的有限时间一致… 16

4.3 切换拓扑下的一阶领导-跟随多智能体系统的有限时间一致… 23

4.4 本章小结… 25

结论 27

致谢 29

参考文献30

附录A 一阶多智能体系统固定拓扑仿真程序… 32

附录B 一阶多智能体系统切换拓扑仿真程序… 33

附录C 二阶多智能体系统固定拓扑仿真程序… 34

附录D 二阶多智能体系统切换拓扑仿真程序… 36

1 引言

一致性问题作为多智能系统中最为普遍的现象，已经引起了来自各个领域的专家学者的关注，例如生物学、物理学、控制工程学和社会科学。但是目前大多数的研究成果都是渐近一致的，即系统在运行时间趋向于无穷时才会趋于一致。显然，在现实生活中，很多系统需要在有限时间内达到一致，因此，有限时间一致性有更为重要的研究意义。本章主要针对多智能体系统有限时间一致性的研究背景和研究现状展开论述。