具有双重半马尔可夫切换拓扑结构和未知控制方向的非线性多智能体系统的自适应容错共识跟踪控制

《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》：Adaptive fault-tolerant consensus tracking control for nonlinear multi-agent systems with double semi-Markovian switching topologies and unknown control directions

非线性多智能体系统在双半马尔可夫切换拓扑下的自适应共识跟踪控制方法研究。针对未知不同控制方向和执行器故障问题，采用改进Nussbaum函数设计自适应分布式容错控制策略，通过半马尔可夫链描述拓扑切换特性，结合反证法和李雅普诺夫定理验证闭环系统稳定性，并验证了控制算法的有效性。

　　

摘要：

本文研究在具有执行器故障和未知非相同控制方向的非线性多智能体系统中，如何在双重半马尔可夫切换拓扑结构下实现自适应共识跟踪控制。考虑到复杂的工作环境以及领导者与追随者之间通信链路的稳定性差异，首先引入双重半马尔可夫过程来描述领导者-追随者结构中通信拓扑的随机切换。为了解决未知非相同控制方向和执行器故障导致的部分效能损失问题，在Nussbaum函数中引入了一个完全独立的参数，以克服相互抵消的固有障碍并避免系统速率的过快增长。由于仅传输智能体之间的状态信息，因此基于双重半马尔可夫切换拓扑和设计的Nussbaum函数，提出了一种自适应的分布式容错共识跟踪控制方法。进一步利用矛盾论证和李雅普诺夫定理分析了闭环非线性多智能体系统的稳定性，从而证明了系统在均方意义上能够实现渐进式共识跟踪。通过一个数值仿真示例验证了所提算法的有效性。