贾茹茹,宗小峰,王庆 | 具有多领导者和乘性噪声的高阶多智能体系统时变编队跟踪控制
文摘
科技
2024-11-30 12:05
北京
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研究团队
贾茹茹，宗小峰：中国地质大学（武汉）
王庆：北京航空航天大学
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Ruru Jia, Xiaofeng Zong & Qing Wang. Time-varying formation tracking control of high-order multi-agent systems with multiple leaders and multiplicative noise. Sci China Inf Sci, 2024, doi: 10.1007/s11432-023-4153-8
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随着复杂网络理论的深入研究和计算机技术的高速发展，多智能体系统编队控制在多个领域展现出了广阔的应用前景，逐渐成为自动控制领域的研究热点。在实际应用当中，多智能体系统往往工作在不确定的通信环境中，容易受到随机噪声的干扰，进而影响系统性能甚至造成系统不稳定。例如，乘性噪声经常出现在通信过程建模中，特别是在通信信道衰落的情况下。因此，研究带有多个领导者和乘性噪声的高阶多智能体系统时变编队跟踪控制问题具有重要的理论意义和应用前景。本文针对不确定通信环境下的多智能体系统，提出了一个新的带多个领导者和乘性噪声的时变编队跟踪问题——即在随机测量噪声干扰的情况下，跟随者在均方意义下保持目标编队形状，同时跟踪多个领导者形成的凸组合。在有向拓扑图下，我们建立了一种带有测量噪声的时变编队跟踪协议及其总体控制结构。然后，基于一致性的方法，将时变编队跟踪问题转化为随机微分方程的均方渐近稳定性问题，建立了新的随机稳定性定理，进而给出了实现多智能体系统编队跟踪的充分条件。为了验证算法的可行性，本文进行了MATLAB仿真实验。考虑二阶无人机集群系统，得到了带噪声和不带噪声两种情况下的无人机运动轨迹。![]()
仿真实验结果表明，即使在乘性测量噪声干扰的情况下，跟随者仍可以保持规则的目标编队形状，并围绕领导者的凸组合保持旋转。![]()
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通过时变编队跟踪误差曲线可以看出，跟随者位置和速度的跟踪误差都收敛到零；对比有噪声和无噪声情况下的无人机速度曲线可以发现，相对于确定性系统中的编队跟踪控制结果（无噪声的情况），本文所设计控制器下的曲线超调量明显更小，振荡次数更少。![]()
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