亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        時滯多智能體系統(tǒng)的事件觸發(fā)一致性

        2021-12-24 09:28:24王雪兒羅毅平
        關(guān)鍵詞:時滯一致性控制器

        王雪兒,羅毅平

        (湖南工程學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院,湘潭 411104)

        0 前言

        多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制因其在實際生活中廣泛的應(yīng)用,而受到許多學(xué)者的關(guān)注,成為當(dāng)下熱門的研究課題.其應(yīng)用包括移動機器人編隊控制[1],災(zāi)區(qū)多機器人救援系統(tǒng)[2],無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[3],分布式車輛編隊控制[4-5],微型衛(wèi)星群同步研究等[6].

        一致性是多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制中比較重要的問題,近年來已成為該領(lǐng)域的研究熱點,相關(guān)的研究可見文獻[7-9].

        然而在上述的文獻中均未考慮時滯對多智能體系統(tǒng)的影響,由于各個智能體之間的信息交互會產(chǎn)生時滯,時滯會破壞系統(tǒng)的性能而導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定.所以,在多智能體系統(tǒng)一致性研究中,時滯大多都會予以考慮.因此,研究時滯對多智能體系統(tǒng)一致性的影響具有重要的現(xiàn)實意義.文獻[10]研究了基于延遲采樣數(shù)據(jù)的多智能體系統(tǒng)的一致性問題,提出了基于延遲采樣數(shù)據(jù)的觀測器輸出反饋控制器.文獻[11]針對一類具有不確定性和外部干擾的輸入時滯多智能體系統(tǒng),提出了一種魯棒反饋控制器,以保證系統(tǒng)的一致性,文獻[12]研究了具有輸入故障和時變時滯的多智能體系統(tǒng)的一致性問題.

        在上述提到的文獻中,各個智能體之間只能通過不斷地進行信息交互,使得系統(tǒng)實現(xiàn)一致.然而,在實際應(yīng)用中,許多時候能提供給各個智能體的能量是有限的,而智能體又被要求不斷地進行狀態(tài)采樣、數(shù)據(jù)傳輸和控制器更新等.所以,這種連續(xù)采樣機制會降低控制器的使用壽命.于是有人提出事件觸發(fā)控制,在使用事件觸發(fā)控制技術(shù)的系統(tǒng)中,只有滿足相應(yīng)的事件觸發(fā)條件,系統(tǒng)才會進行信息傳輸和調(diào)整控制信號.相比之下,事件觸發(fā)控制可以進一步更有效地利用資源和減少控制器的損耗.因此,事件觸發(fā)控制受到了學(xué)者們極大的關(guān)注.迄今為止,在針對設(shè)計事件觸發(fā)控制器實現(xiàn)多智能體系統(tǒng)的一致性的問題上,有許多學(xué)者對此做了一系列的研究.如Zhang等[13]研究了一類單積分器多智能體系統(tǒng)的一致問題,提出了兩種新的分布式事件觸發(fā)控制方案,減少了控制器的更新頻率和通信負(fù)載.針對二階多智能體系統(tǒng),文獻[14]通過利用分布式事件觸發(fā)策略,實現(xiàn)系統(tǒng)的一致性.Liu等[15]考慮了一類具有交換網(wǎng)絡(luò)的多智能體系統(tǒng)基于事件觸發(fā)控制的領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨一致性問題.

        上述關(guān)于多智能體一致性控制的研究主要是考慮漸進一致,但在實際工程應(yīng)用中,往往需要多智能體系統(tǒng)在有限時間內(nèi)就實現(xiàn)一致,而且有限時間一致具有更強的魯棒性和抗干擾性等良好性能.因此,多智能體系統(tǒng)的有限時間一致性控制研究已成為近年來的一個研究熱點.然而,在上述針對有限時間的研究中,收斂時間依賴于初始狀態(tài),所以收斂時間可能會隨著初始條件的增加而無限制地增大,同時在實際應(yīng)用中,可能會出現(xiàn)初始狀態(tài)無法提前預(yù)知的情況,那么上述的這些研究結(jié)果將不再有效.為了解決上述多智能體系統(tǒng)有限時間一致性的局限性,即可以在不考慮初始狀態(tài)的情況下,設(shè)計系統(tǒng)能夠在有限時間內(nèi)實現(xiàn)一致性的控制方法.于是,多智能體系統(tǒng)固定時間一致性問題的研究就成了一個重要的課題.

        目前也有一些學(xué)者研究多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.如文獻[16]針對一階多智能體系統(tǒng),基于未知的非線性動力學(xué)特性,研究了一階多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.Wang等[17]研究了一類針對通信拓?fù)涞囊浑A非線性多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.上述文獻均沒有考慮時滯,而研究關(guān)于時滯多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題的成果不多.還有許多問題值得更進一步的探討.受以上分析研究的啟發(fā),本文研究了基于事件觸發(fā)策略的一階時滯多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.本文的創(chuàng)新點如下:

        (1)研究了基于事件觸發(fā)控制的具有時滯的非線性多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.

        (2)設(shè)計了一個分布式事件觸發(fā)控制器,應(yīng)用李亞普諾夫函數(shù)等方法,獲得了基于事件觸發(fā)控制的具有時滯的多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性的充分條件.

        (3)對每個智能體設(shè)計了事件觸發(fā)條件,只有當(dāng)事件觸發(fā)條件滿足時,各個智能體才會向其相鄰的智能體傳輸信息,這樣不要求各個智能體之間進行連續(xù)通信,降低了能耗和通信帶寬,證明了在此事件觸發(fā)控制器的作用下系統(tǒng)能在固定時間實現(xiàn)一致,同時證明了這種觸發(fā)機制能避免芝諾行為.

        1 準(zhǔn)備和問題陳述

        1.1 準(zhǔn)備

        下面的符號將貫穿本文,Rn和R n×n分別表示n維的歐幾里德空間,以及n×n維的實矩陣,λmax(x)和λmin(x)代表x的最大和最小特征值,1n表示元素全為1的n維列向量,I N表示N維單位矩陣.對于向量s=(s1,...,s n)T∈R n,同時,我們有這樣的定義.另外,diag(...)表示塊對角矩陣,sign(.)表示符號函數(shù).用一個無向圖G=(V,E,A)來表示一個多智能體系統(tǒng),V={v1,...,v N}表示節(jié)點集,E?V×V是表示智能體之間信息交換的邊集,A=(a ij)N×N是加權(quán)鄰接矩陣,如果(v j,v i)∈E,a ij>0,表示智能體i可以接收到智能體j的信息,否則,a ij=0.智能體i的鄰居的個數(shù)可以表示為.節(jié)點v i的度可以表示為,同時,無向圖G的度矩陣可以表示為,定義拉普拉斯矩陣且j≠i.

        對于一個連通的無向圖G而言,拉普拉斯矩陣L只有一個特征值0,對應(yīng)的一個特征向量是1n,同時可以得到,并且有

        定義1[18]假設(shè)原點是系統(tǒng)的平衡點

        其中f(t,x(t)):R+×R N→R N是一個未知的非線性函數(shù).如果f(t,x(t))是不連續(xù)的,(1)的解可以理解為Filippov解[19].

        如果系統(tǒng)是李雅普諾夫穩(wěn)定的,則系統(tǒng)(1)的原點可以說是全局固定時間穩(wěn)定的.即存在一個收斂時間T(x0)>0,使得任意解x(t,x0)在收斂時間T(x0)內(nèi)達到平衡.

        定義2[18]如果系統(tǒng)(1)是全局有限時間穩(wěn)定的,且T是有界的,則系統(tǒng)(1)的原點是固定時間穩(wěn)定的.?Tmax>0,使得對于任何初始狀態(tài)T≤Tmax.

        注記1:一個系統(tǒng)能否在有限時間穩(wěn)定是與初始條件有關(guān)的,而一個系統(tǒng)能否在固定時間穩(wěn)定與初始條件無關(guān).具體的說明可以參考文獻[20].

        定義3[21]如果對于給定的任何初始值x i(0),i=1,2,...,N,都存在一個與初始值有關(guān)的正數(shù)T以及固定的常數(shù)Tmax>0,且T≤Tmax,對于任意的i,j=1,2,...,N,有:

        則稱閉環(huán)系統(tǒng)達到固定時間一致性.

        引理1[22]假設(shè)x1,x2,...,x n≥0,0<p≤1,q>1,可以得到:

        引理2[18]如果存在一個連續(xù)的徑向無界函數(shù)V(t)使得式(1)的任意解x(t)都滿足,使得:

        其中a,b>0,α∈(0,1),β∈(1,+∞),可以達到固定時間穩(wěn)定.收斂時間T滿足T≤Tmax=

        1.2 問題陳述

        假設(shè)一個由N個多智能體組成的多智能體系統(tǒng),其中第i個智能體的動態(tài)可以被如下描述:

        其中x i(t)∈R n表示智能體i的狀態(tài),u i(t)∈Rn表示智能體i的控制輸入,A,A d是合適維數(shù)的常數(shù)矩陣,d是常數(shù)時滯,f(·)∈Rn為非線性函數(shù).

        注記2:模型(2)考慮的智能體動力方程本身包含固有時滯,輸入也包含時滯.為了方便計算,假設(shè)系統(tǒng)所包含的固有時滯和輸入時滯是相同的.當(dāng)然,也可以不同,而且還可以是時變時滯.但是,無論是哪種形式,其研究方法是相同的.與文獻[23]相比,模型(2)考慮了非線性項,而文獻[23]只考慮了輸入時滯.

        假設(shè)1存在非負(fù)常數(shù)η,非線性函數(shù)f滿足:

        假設(shè)2在系統(tǒng)(2)中,無向通信圖G是連通的.

        2 主要結(jié)果

        在本小節(jié)中,研究基于事件觸發(fā)機制的多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題,設(shè)計智能體i的控制器如下:

        其中k1,k2,k3為控制增益且均為正數(shù),表示智能體i的最近一次事件觸發(fā)時 刻,表示智能體j的最近一次事件觸發(fā)時刻,智能體i利用采樣信息更新控制輸入的時刻為

        在這里,y i(t)被定義為:

        其中:

        注記3:為讓系統(tǒng)在固定時間內(nèi)實現(xiàn)一致性,文獻[24]、[25]采用的是連續(xù)時間控制器.與之相比,本文所提出的事件觸發(fā)控制器可以減少能量消耗和磨損.

        將測量誤差定義為如下的形式:

        u i(t)又可以寫成:

        同時,智能體i在下一次事件觸發(fā)時刻的判定如下:

        在判定條件(8)中,函數(shù)g i(t)可稱為事件觸發(fā)函數(shù):

        在(9)式中,ξ∈(0,1)是觸發(fā)參數(shù),將在后面做出相應(yīng)的選擇.

        定理1考慮一般的多智能體系統(tǒng),對于具有通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)G且為連通無向圖的多智能體網(wǎng)絡(luò),事件觸發(fā)函數(shù)設(shè)計如下:

        若(10)式成立,則多智能體系統(tǒng)(2)在任意初始條件下均能實現(xiàn)固定時間一致性.

        此外,收斂時間可以由下列等式來估計:

        證明:對等式(5)進行求導(dǎo),可以得到:

        構(gòu)造李亞普洛夫函數(shù)如下:

        同時我們可以得到:

        然后,再對等式(12)進行求導(dǎo),結(jié)合引理1和等式(7),我們可以得到:

        根據(jù)引理2,我們可以得到在固定時間內(nèi)V(t)→0,且收斂時間T滿足:

        當(dāng)V(t)=0,?t≥T時,x i(t)=x j(t),這表明多智能體系統(tǒng)可以在固定時間內(nèi)實現(xiàn)一致.定理1的證明完成.

        注記4:與文獻[26]相比,本文采用了一個新的事件觸發(fā)機制,讓系統(tǒng)不僅能在固定時間內(nèi)實現(xiàn)一致,還考慮了時滯對系統(tǒng)的影響.其次,設(shè)計的是一個分布式事件觸發(fā)控制策略,在該控制策略下,系統(tǒng)中每個智能體的事件觸發(fā)條件的判定僅依賴于其自身及鄰居節(jié)點的局部狀態(tài)信息,無須考慮系統(tǒng)的全局狀態(tài)信息.因此,與文獻[27]中提出的集中式事件觸發(fā)共識算法相比,本文所采用的分布式事件觸發(fā)控制策略能夠顯著地減少智能體之間的數(shù)據(jù)傳輸,可以較大程度地減少網(wǎng)絡(luò)中的通信量,提高能量的利用率.

        推論1對于下面所給的多智能體系統(tǒng)

        該系統(tǒng)是具有通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)G且為連通無向圖的多智能體網(wǎng)絡(luò),事件觸發(fā)函數(shù)設(shè)計如下:

        此外,收斂時間可以由下列等式來估計:

        定理2考慮具有事件觸發(fā)控制協(xié)議(3)和觸發(fā)函數(shù)(9)的多智能體系統(tǒng),將不會存在芝諾行為.

        證明:首先,可以得到:

        從(15)式中,可以得到:

        同時由事件觸發(fā)條件(8),智能體i在g i(t)=0之前,不會觸發(fā)下一個事件.

        其中:

        上述(17)式可以變成:

        證明完成.

        3 數(shù)值仿真

        本節(jié)將通過數(shù)值仿真來驗證本文結(jié)論的有效性.

        考慮具有5個智能體的多智能體系統(tǒng)(2),該系統(tǒng)的所有非零連接權(quán)值均為1,通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示.設(shè)控制增益k1=2,k2=4,k3=0.5,觸發(fā)參數(shù)ξ=0.6,常數(shù)時滯d=0.01,γ=1.8.拉普拉斯矩陣L和其他系統(tǒng)參數(shù)如下:

        圖1 無向拓?fù)鋱D

        圖2 x i1(i=1,2,3,4,5)的狀態(tài)軌跡

        圖3 x i2(i=1,2,3,4,5)的狀態(tài)軌跡

        圖4 x i3(i=1,2,3,4,5)的狀態(tài)軌跡

        圖5 觸發(fā)間隔

        圖6 控制輸入ui2的演化過程

        圖7 控制輸入u i的演化過程

        圖8 測量誤差

        4 結(jié)束語

        本文研究了基于事件觸發(fā)控制的時滯多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題,設(shè)計了分布式事件觸發(fā)策略,給出了每個智能體的觸發(fā)條件,這種方法能夠降低系統(tǒng)的能耗和控制器更新頻率.同時,所提出的事件觸發(fā)控制策略可以保證任何初始條件下的收斂時間.然后應(yīng)用李亞普諾夫函數(shù)等方法,獲得了基于事件觸發(fā)控制的具有時滯的多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性的充分條件,證明了該事件觸發(fā)控制能夠避免芝諾行為.最后進行了數(shù)值仿真,驗證了理論分析的正確性.本文研究的是針對一階多智能體系統(tǒng)的固定時間一致性問題.由于二階系統(tǒng)以及系統(tǒng)中含有干擾等因素的一致性問題比一階系統(tǒng)的一致性問題更復(fù)雜,因此本文提出的方法不能直接用于處理這些問題.我們下一步的研究工作包括二階和具有不確定性的多智能體系統(tǒng)的保成本一致性問題.

        猜你喜歡
        時滯一致性控制器
        關(guān)注減污降碳協(xié)同的一致性和整體性
        公民與法治(2022年5期)2022-07-29 00:47:28
        注重教、學(xué)、評一致性 提高一輪復(fù)習(xí)效率
        IOl-master 700和Pentacam測量Kappa角一致性分析
        帶有時滯項的復(fù)Ginzburg-Landau方程的拉回吸引子
        基于事件觸發(fā)的多智能體輸入飽和一致性控制
        一階非線性時滯微分方程正周期解的存在性
        一類時滯Duffing微分方程同宿解的存在性
        模糊PID控制器設(shè)計及MATLAB仿真
        MOXA RTU控制器ioPAC 5542系列
        自動化博覽(2014年9期)2014-02-28 22:33:17
        倍福 CX8091嵌入式控制器
        自動化博覽(2014年4期)2014-02-28 22:31:15
        伊人精品成人久久综合97| 免费无码午夜福利片69| 国产精品国产传播国产三级| 蜜桃精品人妻一区二区三区| 日韩中文字幕免费视频| 久久精品国产精品亚洲毛片| 麻豆国产VA免费精品高清在线| 国产精品美女久久久浪潮av| 国产诱惑人的视频在线观看| 极品老师腿张开粉嫩小泬| 18分钟处破好疼哭视频在线观看 | 淫秽在线中国国产视频| 精品国产亚洲亚洲国产| 国产乱xxⅹxx国语对白| 无码毛片高潮一级一免费| 大又黄又粗又爽少妇毛片| 亚洲国产av自拍一区| 久久精品国产69国产精品亚洲| 国产精品99久久久精品免费观看| 激情乱码一区二区三区| 精品精品久久宅男的天堂| 亚洲av国产精品色午夜洪2| 2021国产精品一区二区在线| 免费视频一区二区三区美女| 粉嫩av国产一区二区三区| 欧美丰满熟妇乱xxxxx图片| 国产对白刺激在线观看| 日本美女在线一区二区| 亚洲国产av玩弄放荡人妇| 人妻无码一区二区| 亚洲国产成人精品久久成人| 亚洲最大成人综合网720p| 韩国无码av片在线观看网站| 娇柔白嫩呻吟人妻尤物| 午夜精品男人天堂av| 久久久亚洲av成人网站| 亚洲地址一地址二地址三| 国产精品国产三级在线专区| 亚洲av无码国产精品色软件| 亲子乱aⅴ一区二区三区下载| 亚洲xx视频|