具有通信时延和输入时延的二阶多自主体系统的一致性.docVIP

 具有通信时延和输入时延的二阶多自主体 系统的一致性# 5 10 15 20 25 30 35 40  摘要：针对同时具有通信时延和输入时延的二阶多自主体系统的一致性问题，采用了异步耦 合算法。通过构造 Lyapunov-Krasovskii 函数，分别得到了具有时不变输入时延的二阶多自 主体系统在时不变和时变通信时延作用下时延相关的一致性条件，该条件以线性矩阵不等式 （LMI）表示。仿真结果验证了结论的正确性。 关键词：控制理论与控制工程，一致性；二阶多自主体系统；通信时延；输入时延；线性矩 阵不等式 中图分类号：TP242 Consensus Problem of Second-order Multi-agent Systems with Communication Delay and Input Delay DAI Pingping, LIU Chenglin (Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry (Ministry of Education), Institute of Automation, Jiangnan University, JiangSu WuXi 214122) Abstract: In this paper, asynchronously-coupled algorithm is used to solve the consensus problem of second-order multi-agent systems with communication delay and input delay. By constructing Lyapunov-Krasovskii functional can reach relatively consensus conditions of second-order systems depend on invariant input delays with constant and time-varying communication delays, then in the forms of linear matrix inequality (LMI). Simulation illustrates the correctness of the results. Keywords: Control theory and control engineering; Consensus problem; Second-order Multi-agent Systems; Communication Delay; Input Delay; Linear Matrix Inequality 0 引言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的快速发展，多自主体系统协调控制得到了深入 研究，并在很多工程领域得到了广泛应用，如自动化高速公路、无线传感器网络等、卫星姿 势协调控制、机器人协作[1]。一致性问题作为多自主体之间实现协调及合作的关键，要求 自主体通过相互间的信息传输最终达到状态一致。 在多自主体系统的一致性问题研究中，自主体之间进行信息交换不可避免地存在通信时 延，另外自主体本身由于性能问题在接受和处理信息时需要一定的输入时延。利用不同的分 析方法，一阶多自主体系统在通信时延和输入时延作用下的一致性问题得到了深入研究，并 取得了广泛研究成果[2-9]。然而，具有通信时延和输入时延的二阶多自主体系统的一致性分 析存在困难，研究结果相对较少。利用频域分析法，文[10]利用 Nyquist 判据和小增益定理 分析了通信时延和相同输入时延均不变的二阶多自主体系统在有向连接拓扑下的一致性收 敛问题；文[11]得到了具有相同通信时延的二阶多自主体系统的一致性充要条件和最大允许 时延表达式；文[12]分析了具有不同通信时延和不同输入时延的二阶多自主体系统的一致性 -1-  问题。通过构造 Lyapunov 泛函，文[13]与[14]考察在切换拓扑下时变通信时延的二阶多自主 体一致性问题，并得到一致性条件；文[15]研究得到了二阶多自主体系统在不同通信时延作 用下的一致性条件；针对二阶多自主体系统存在不对称时延约束，文[16]得出可行性一致性 条件；文[17]分析了在离散时间下二阶多自主体具有时变时延且拓扑切换的一致性问题，并 45 50 给出一致性条件。 本文研究了同时具有通信时延和输入时延的二阶自主体系统的一致性问题。根据 Lyapunov 稳定性原理，通过构造 Lyapunov-Krasovskii 函数，首先，得到二阶多自主体系统 在时不变输入时延和时不变通信时延作用