基于多智能體的群集運動控制方法研究.pdf

1、群集控制是一種模擬自然界中生物聚集運動的新型分散式控制方法，它有利于實現(xiàn)對多智能體系統(tǒng)的編隊控制、協(xié)調(diào)控制等。近年來，群集控制理論在國內(nèi)外研究智能系統(tǒng)的理論界中引起了極大關注。本文從群集運動的聚集、避碰以及運動一致性等三個特征對多智能體系統(tǒng)的群集運動進行了研究，主要內(nèi)容如下： 首先本文研究了一階群系統(tǒng)在m維空間中的集結問題。在群系統(tǒng)滿足對應網(wǎng)絡圖連通的情況下，利用人工勢場函數(shù)方法推導出群系統(tǒng)各智能體的控制律，并應用LaSalle

2、不變原理證明了在所設計控制律的作用下，群系統(tǒng)中各智能體最終可實現(xiàn)集結。然后在此基礎上對一類所對應網(wǎng)絡圖為完全圖的群系統(tǒng)的集結狀態(tài)進行了分析，根據(jù)群集中心隨時間不變的特性，通過選取適當?shù)腖yapunov函數(shù)證明了在所設計的控制規(guī)則下，此類群系統(tǒng)中各智能體會向群集中心運動，并可以在有限的時間內(nèi)集結到一個球(或圓)形區(qū)域內(nèi)。通過計算機仿真驗證了所提出定理的正確性，并根據(jù)所提出的聚集時間和集結時間的概念對二維以及三維智能群體的集結性能進行了分析

3、。 其次本文研究了固定拓撲下/動態(tài)拓撲下二階群系統(tǒng)在二維空間中的運動一致性問題。在群系統(tǒng)滿足對應網(wǎng)絡圖互連的情況下，利用類Lennard-Jones模型，推導出群系統(tǒng)的控制律，然后通過LaSalle不變原理(動態(tài)拓撲下還需用到非平滑分析)分別證明了在有領航者或無領航者的情況下，群系統(tǒng)在所設計的控制律的作用下可以實現(xiàn)運動一致性，同時滿足群集運動各智能體的聚集與避碰。通過計算機仿真驗證了所提出定理的正確性，并根據(jù)所提出的群集時間的概