多智能體系統(tǒng)一致性學(xué)習(xí)協(xié)議的設(shè)計與分析.pdf

1、多智能體之間的協(xié)調(diào)與合作可以提高單個個體行為的智能化程度，更好地完成很多單個個體無法完成的工作，因此多智能體協(xié)調(diào)控制成為眾多領(lǐng)域的研究熱點?，F(xiàn)有關(guān)于多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的絕大多數(shù)結(jié)果都是只關(guān)注了在時間域上的收斂性。然而，為了精確地實現(xiàn)多智能體的一致性目標(biāo)，迭代學(xué)習(xí)控制的方法在多智能體一致性方面的應(yīng)用受到了關(guān)注。目前，利用迭代學(xué)習(xí)研究多智能體的一致性還處在初步研究階段。本文主要充分利用了分布式多智能體系統(tǒng)和學(xué)習(xí)控制的特點，研究了具有重復(fù)性

2、質(zhì)的多智能體系統(tǒng)完全一致性問題。設(shè)計出了分布式的學(xué)習(xí)協(xié)議，使得多智能體能夠達(dá)到完全一致。實現(xiàn)了學(xué)習(xí)控制理論與分布式多智能體系統(tǒng)的有效結(jié)合。本文的主要工作有：
　　1.利用迭代學(xué)習(xí)控制的方法研究帶有頭節(jié)點的線性多智能體系統(tǒng)的一致性問題。假設(shè)頭節(jié)點是全局可達(dá)的，分別針對單積分多智能體系統(tǒng)和一般的線性多智能體系統(tǒng)設(shè)計出了分布式迭代學(xué)習(xí)算法，并且得到在有向拓?fù)溥B接下達(dá)到完全一致的充分條件。使得每一個從節(jié)點在有限時間區(qū)間[0，T]上能完全地

3、跟隨上頭節(jié)點。
　　2.利用自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制的方法來研究帶頭結(jié)點的一階參數(shù)化非線性多智能體系統(tǒng)的一致性。結(jié)合自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制的特征和分布式系統(tǒng)的特點，設(shè)計出了一個新的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制協(xié)議。所提出的分布自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)協(xié)議保證了所有的從節(jié)點在區(qū)間[0，T]上能完全跟隨上頭節(jié)點。同時研究了二階不確定多智能體系統(tǒng)在有限時間區(qū)間上的完全一致性和編隊控制問題，利用自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制的方法，設(shè)計出了分布式的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)協(xié)議，使得每一個從

4、節(jié)點都能夠在有限時間區(qū)間[0，T]上和頭節(jié)點達(dá)到完全一致。此外，所設(shè)計的控制協(xié)議還有效地解決了多智能體的編隊控制問題。
　　3.通過模糊自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制的方法研究帶有頭節(jié)點的一階未知非線性多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作控制問題。利用模糊邏輯系統(tǒng)對每一個從節(jié)點的未知非線性函數(shù)進(jìn)行逼近。為了避免使用初始重置條件，對每一個從節(jié)點設(shè)計了分布初始狀態(tài)學(xué)習(xí)協(xié)議，使得每個從節(jié)點初始狀態(tài)可以任意的選擇。對未知參數(shù)設(shè)計了微分-差分型的自適應(yīng)律。在該智能體

5、通信拓?fù)錆M足連通的條件下，所設(shè)計的分布式自適應(yīng)模糊迭代學(xué)習(xí)控制協(xié)議使得非線性多智能體系統(tǒng)在有限時間區(qū)間[0，T]上實現(xiàn)完全一致性以及編隊控制。接著研究了任意高階非線性多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)合作控制問題。對任意的高階非線性多智能體系統(tǒng)，設(shè)計了分布式初始狀態(tài)學(xué)習(xí)和微分-差分型自適應(yīng)學(xué)習(xí)律。所設(shè)計出的統(tǒng)一的自適應(yīng)模糊迭代學(xué)習(xí)控制協(xié)議可以保證每一個從節(jié)點在區(qū)間[0，T]上都能和頭節(jié)點達(dá)到完全一致。此外，所設(shè)計出的協(xié)議解決了未知非線性多智能體的編隊控

6、制問題。
　　4.利用迭代學(xué)習(xí)控制的方法討論了一類帶有頭節(jié)點的異質(zhì)多智能體系統(tǒng)在有限時間區(qū)間上的協(xié)調(diào)合作控制問題，其中異質(zhì)多智能體系統(tǒng)包括一階和二階動態(tài)。頭節(jié)點具有二階動態(tài)并且它的狀態(tài)只有一部分從節(jié)點可以得到。為了避免使用迭代學(xué)習(xí)控制中的初始重置條件，對每一個從節(jié)點都設(shè)計出了分布式的初始狀態(tài)學(xué)習(xí)協(xié)議，從而使得每個從節(jié)點的初始條件可以任意選取。利用迭代學(xué)習(xí)控制的方法，當(dāng)智能體通信拓?fù)溥B通時，在固定拓?fù)湟约扒袚Q拓?fù)涞那樾蜗?，分別設(shè)計出

7、了分布式迭代學(xué)習(xí)協(xié)議，使得所有的從節(jié)點在有限時間區(qū)間上都能精確地跟蹤上頭節(jié)點。此外，將所設(shè)計的方法推廣到了異質(zhì)多智能體系統(tǒng)的編隊控制中。
　　5.本章主要利用自適應(yīng)重復(fù)學(xué)習(xí)的方法，給出了解決不確定的非線性多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的框架。基于這個框架，針對含有時變參數(shù)不確定性的非線性多智能體系統(tǒng)，通過對周期不確定性的學(xué)習(xí)并設(shè)計出了基于學(xué)習(xí)的自適應(yīng)律來補(bǔ)償周期時變參數(shù)。假設(shè)從節(jié)點都得不到頭節(jié)點的動態(tài)信息，因此對每一個從節(jié)點都設(shè)計出一個輔助