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多智能体系统一致性问题研究

时间:2019-10-28 20:32来源:毕业论文
通过 Matlab 建立了与系统相应的模型。对其稳定性,一致性,平衡状态以及收敛速度等进行了分析研究。并且给出了信息交换图中的权重对系统平衡状态没有影响而对收敛速度有影响的证

摘要多智能体系统是指由多个具有计算能力的智能体共同组成的智能体集合。一致性问题作为多智能体系统分布式控制的基础,其研究的内容主要是智能体之间在有限信息交换的前提下,设计合适的算法使得所有的智能体的状态达到某同一状态的问题。针对一致性算法,本文的主要工作如下:首先,针对一阶积分器连续时间一致性协议,在系统的拓扑结构固定的前提下,通过 Matlab 建立了与系统相应的模型。对其稳定性,一致性,平衡状态以及收敛速度等进行了分析研究。并且给出了信息交换图中的权重对系统平衡状态没有影响而对收敛速度有影响的证明。其次,针对二阶积分器连续时间一致性问题,根据文献[29]给出了一个二阶系统一致性算法,对其一致性进行了理论判定。建立了相应的系统模型。对于具有固定拓扑结构的系统,给出了其最大收敛速度及相应调节因子 的计算公式,并且通过仿真给出了在不同收敛速度下系统收敛快慢的对比图。在文章最后,总结了本文的工作内容和不足。给出了进一步研究的方向。41648
毕业论文关键词 多智能体系统 连续时间一致性协议 仿真 动态特性
Title Research on consensus problems of multi-agent systems
AbstractMulti-agent system is composed of a plurality of intelligent agents having computing power.consensus problems is the basis of distributed control of multi-agent system, whose content is todesign a suitable algorithm making all of the agents reach a certain state under the situation oflimited exchange of information between agents. the main work of paper is as follows.First of all, according to first-order continuous-time consensus protocol, the correspondingmodel of the system is established by Matlab under the premise of the fixed system’s topologystructure. This paper analyses and researches the stability, consensus, equilibrium andconvergence rate of consensus protocol, and proves that the weights in the information exchangegraph of system affect the speed of convergence instead of the final equilibrium state.Secondly, aimed at second-order continuous-time consensus problems, this paper proposes asecond-order consensus algorithm referring to literature [29] and judges its consensustheoretically. In addition, the corresponding model of the system is established. Under thepremise of the fixed system topology structure, the calculation formula of the maximumconvergence speed and the corresponding adjustment factor is given. Besides, the comparisongraph given illustrates how the system converges under different convergence rate.At last, all the work completed and the deficiencies of this paper are summarized, as well as thefurther research direction. 源+自-六:维,论/文]网[www.lwfree.cn
Keywords multi-agent system continuous-time consensus protocol simulation dynamiccharacteristic
目次
1绪论1
1.1研究背景1
1.2研究现状2
1.3论文的主要工作和章节安排3
2预备知识5
2.1图论5
2.2矩阵论6
2.3李雅普诺夫稳定性定理7
2.4连续时间一致性协议7
3一阶系统连续时间一致性协议9
3.1稳定性分析9
3.2一致性仿真12
3.3最终均衡状态14
3.4收敛速度18
3.5参数的改变对动态性能的影响18
3.6本章小结21
4二阶系统连续时间一致性协议22
4.1一致性的判定与仿真23
4.2最终均衡状态25
4.3收敛速度26
4.4本章小结29
结论31
致谢33
参考文献34
附录A36
附录B37
1 绪论1.1 研究背景在自然界中,经常可以看到一些有趣的动物大规模活动的现象,而且这种大规模的活动往往会遵循某一种特定的规则进行。例如:大雁列队南飞时会在“人”字型和“一”字型之间进行编队变换(图 1.1);海洋中的鱼群会以一定的角速度抱团旋转来躲避攻击(图 1.2);蚂蚁结群觅食,协作搬运食物(图 1.3)等。这些生物群体自组织的现象总是遵循着某一种规律有序地进行,对这些自然现象的研究,研究者们提出了一个新的概念“多智能体系统” 。所谓智能体指的是通过传感器获得四周环境参数,并能和其它智能体交换自身拥有信息的抽象或物理的个体。而多智能体系统是指由多个具有计算能力的智能体共同组成的智能体集合。作为多智能体系统分布式控制的基础,一致性问题研究的主要是智能体之间在有限信息交换的前提下,设计合适的算法使得所有的智能体的状态达到某同一状态的问题。多智能体系统在科学研究和现实生活有着多方面的应用。例如,在智能机器人领域,将每一个机器人作为一个智能体, 大量的机器人组成的多智能体系统通过一致性协议进行通信,彼此协作完成任务;在交通控制领域,多智能体系统的分布式处理信息的特点与交通控制完美相符,特别是在出现紧急事故时,具有更快更可靠的处理能力;在控制领域,利用多智能体系统手段可以建立一个包含三层的控制系统框架:最底层是控制层,可以进行实时控制;中间层是管理层;最上层为多智能体协调与通讯层。该框架可以解决航行器机翼的伺服控制问题。可见,多智能体系统的研究具有极大的社会和学术价值。 多智能体系统一致性问题研究:http://www.lwfree.cn/zidonghua/20191028/41767.html
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