分数阶多智能体系统的协同控制分析与设计

Coordination control of multi-agent systems has been widely studied in multiple mobile robots, unmanned air vehicles, multiple satellites, wireless sensor networks and so on. Most of the obtained results focus on the study of coordination control for integer-order multi-agent systems, this project will pay attention to coordination control for fractional-order multi-agent systems. The project will start from the following three aspects, which include the dynamic model, the interaction topology and the distributed control protocol. Specifically, for the fractional -order multi-agent systems, which are described by the complicated dynamic models or work in the complicated interaction topology, the appropriate control protocols will be designed to achieve the coordination control of the above fractional-order multi-agent systems. The topology conditions and the algebraic conditions will also be given. The obtained results will be verified by the strict theoretical derivation, numerical simulations and the experiment of multiple robots. The project is excepted to provide some theoretical guidance for the complicated problems in coordination control of fractional-order multi-agent systems, and the project will lay a foundation for the broad applications of fractional-order multi-agent systems.

多智能体系统的协同控制在多机器人、无人飞行器、多人造卫星以及无线传感器网络等领域已经被广泛研究。已有的结果大部分针对整数阶多智能体系统的协同控制进行讨论，本项目将研究分数阶多智能体系统的协同控制。拟从分数阶多智能体系统的动力学模型、通信环境以及分布式控制协议三个方面进行研究。具体地，本项目将分析具有复杂动力学模型(双积分器系统、不确定系统、非线性系统等)和处在复杂通信环境中(通信时滞、外界干扰、切换通信拓扑结构等)的分数阶多智能体系统，对其设计基于不同方法的控制协议(滑模控制协议、事件触发控制协议等)，完成系统的协同控制，并给出完成系统协同控制需要满足的拓扑条件和代数条件。通过严格的理论推导、数值仿真和机器人实验来验证所得结果的有效性。通过本项目的研究，预期能为一系列复杂分数阶多智能体系统的协同控制问题提供理论支持，也为分数阶多智能体系统的广泛应用奠定基础。

本项目研究分数阶多智能体系统的协同控制。分别从分数阶多智能体系统的动力学模型、通信环境以及分布式控制协议三个方面进行研究。具体地，本项目分析了具有复杂动力学模型(双积分器系统、不确定系统、非线性系统等)和处在复杂通信环境中(通信时滞、外界干扰、切换通信拓扑结构等)的分数阶多智能体系统，对其设计基于不同方法的控制协议(滑模控制协议、事件触发控制协议等)，完成了系统的协同控制，并给出完成系统协同控制需要满足的拓扑条件和代数条件。通过严格的理论推导、数值仿真验证了所得结果的有效性。项目执行情况基本按计划进行，基本完成了项目设定的研究内容。目前，通过和其他研究者的合作，正在进行机器人实验相关的工作，以验证所得结果的有效性。该项目的研究结果，可以为复杂分数阶多智能体系统的协同控制问题提供理论支持，同时，为分数阶多智能体系统的应用提供理论依据。