多智能体系统有限时间一致性的自适应控制研究

Adaptive control is investigated for finite-time consensus of the multi-agent systems around the complex dynamic environments in this project planning. To eliminate the drawbacks that the traditional controller could not automatically adjust the controller parameters online, the new controller designed on the adaptive control methods could timely respond the changes of the configuration parameters and the external environment and adjust the corresponding control strategies. Its purpose is to improve the adaptivity and robustness of coordination control of the systems. The main research contents include: (1) Adaptive control for finite-time consensus of normal multi-agent systems; (2) Adaptive control for finite-time consensus of uncertain multi-agent systems and its robustness ; (3) Adaptive control for finite-time consensus of stochastic multi-agent systems; (4) Adaptive control for finite-time consensus of nonliear multi-agent systems. The above research results not only enrich the consensus theory of coordination control, but also provide the design methods for the widespread applications. Thus, this project has vital theoretical significance and application value.

本项目针对多智能体系统有限时间一致性控制中控制器不能自动在线调节参数的问题，提出自适应控制方法，使控制器能够根据系统结构参数及外部环境变化及时做出反应，并对控制策略进行相应调整，以实现系统在复杂动态环境下的有限时间一致性自适应控制，其目的在于提高多智能体系统协调控制的适应性和鲁棒性。主要研究内容包括：（1）多智能体系统有限时间一致性的自适应控制器设计；（2）不确定系统有限时间一致性自适应控制及其鲁棒性研究；（3）随机系统有限时间一致性自适应控制协议设计；（4）非线性多智能体系统有限时间一致性的自适应控制。所获结论不仅能够丰富协调控制中的一致性理论，也为其广泛应用提供设计方法，具有重要的理论意义和应用价值。

近年来，由于多智能体系统的协调控制引起国内外多学科领域专家学者的关注，一致性问题是其中的一个首要基本问题，并取得一系列研究成果。本项目所研究的有限时间一致性自适应控制问题是对一致性理论的有益补充，主要研究内容有：多智能体系统有限时间一致性自适应控制协议的设计；存在随机通信时延和外部干扰情况下多智能体系统有限时间一致性自适应控制器的鲁棒性问题；对离散多智能体系统提出基于事件触发机制有限时间一致性的控制协议；非线性动态多智能体系统实现有限时间一致性的自适应控制协议。.本项目取得的成果主要包含以下四个方面：（1）针对连续时间多智能体系统，通过设计有限时间一致性自适应协议，使得系统在具有内部参数变化和外部环境扰动的情况下能够自动在线进行控制调节；（2）针对具有随机时延和外部干扰多智能体系统，研究了该受扰系统达到有限时间一致性时的鲁棒性；（3）针对离散采样多智能体系统，采用事件触发控制机制，得到了系统达到有限时间一致的充分条件以及事件触发的阈值；（4）针对具有非线性动态的多智能体系统，通过对控制协议中时变参数的自适应律设计，得到了非线性动态下系统实现有限时间一致性自适应控制的条件。项目成果主要以学术论文的形式呈现，已发表标注本项目资助且与本项目相关的论文7篇，其中，SCI检索期刊论文2篇，EI检索会议论文2篇，指导与本项目相关的硕士研究生5名，其中已毕业1名。.本项目针对已有研究成果的局限，交叉融合了鲁棒控制理论、非线性控制理论、随机控制理论、LMI方法等，结合代数图论、矩阵论和Lyapunov稳定性理论，提出了分布式有限时间一致性自适应控制协议，并通过仿真实验进行了验证。所得结论不仅完善了协调控制中的一致性理论，而且具有实际应用价值。