采样信息测量下的多智能体系统有限时间一致性研究

Finite-time consensus control via sampling information measurements can effectively reduce the communication cost and promote the convergent rate of multi-agent systems. In future war, it is a key technology of some multi-agent efficient cooperative combats, such as multiple missile systems, multi-UAV systems, and multi-sensor systems. By using the optimal control theory, graph theory and dynamical systems theory, this project emphasizes finite-time consensus problems of multi-agent systems via sampling information measurements. According to the settling times specified in advance, a class of sampled-measurement based algorithms are designed to achieve consensus of multi-agent systems under directed switching topologies. Then, the proposed algorithms will be verified on the hardware-in-the-loop simulation platform of multi-UAV systems. After the research of this project, a new approach is established to solve the finite-time consensus problem via sampling measurements under directed switching topologies, meanwhile the settling time can be specified in advance. Therefore, the project will not only promote the development of the consensus control theory but also provide the significant theoretical basis for multi-agent cooperative combats in future war.

采样信息测量下的有限时间一致性控制可以有效地减少多智能体系统的通讯代价，提高系统的收敛速度，是未来战争中实现多导弹、多无人机、多传感器等多智能体系统高效协同作战的关键技术。本项目将利用最优控制理论，结合图论和动力系统理论等知识，重点研究采样信息测量下的多智能体系统有限时间一致性控制问题。根据提前指定的收敛时间，设计基于采样信息测量的有限时间一致性算法，实现多智能体系统在有向切换通讯拓扑下的有限时间一致性控制，并将设计的算法运用到多无人机半实物仿真平台进行验证。经过本项目的研究，将提供一个研究多智能体系统有限时间一致性控制新方法，此方法基于采样信息测量，既可以在有向切换拓扑下处理有限时间一致性问题，又可以提前指定系统的收敛时间。这不仅推动了一致性控制理论的发展，还为未来战争中的多智能体系统协同作战提供了重要的理论依据。

多智能体系统分布式协调控制是近些年来系统与控制领域的一个热点研究方向，其主要研究动力来源于实际应用中多智能体系统所表现出来的巨大优势。在未来的信息化战争中，分布式协调控制可以广泛应用于多智能体系统协同作战中。其中，采样信息测量下的有限时间一致性控制可以有效地减少多智能体系统的通讯代价，提高系统的收敛速度，是未来战争中实现多导弹、多无人机、多传感器等多智能体系统高效协同作战的关键技术。本项目利用最优控制理论，结合图论和动力系统理论等知识，重点研究了采样信息测量下的多智能体系统有限时间一致性控制问题。根据提前指定的收敛时间，设计了基于采样信息测量的有限时间一致性算法，实现一般高阶多智能体系统在有向通讯拓扑下的有限时间一致性控制。进一步，基于提出的多智能体系统有限时间一致性算法，研究了有限时间分布式平均跟踪，分布式优化等问题，并将设计的算法运用到多无人机半实物仿真平台进行验证。经过本项目的研究，我们为研究多智能体系统有限时间一致性控制提供了一个新方法，此方法基于采样信息测量，既可以在有向切换拓扑下处理有限时间一致性问题，又可以提前指定系统的收敛时间。这不仅推动了一致性控制理论的发展，还为未来战争中的多智能体系统协同作战提供了重要的理论依据。