基于事件触发时滞的多智能体系统一致性控制

摘要

【目的】针对具有通信时滞的线性多智能体系统，研究了其在事件触发机制下的一致性控制问题，旨在降低通信次数的同时确保系统的稳定性。传统一致性控制策略多依赖周期性信息更新机制，频繁通信不仅占用资源，还可能引发系统不稳定问题。为此，本文针对含通信时滞的多智能体系统，提出了一种结合钉住控制策略与积分型事件触发机制的分布式控制方法，实现对智能体状态的一致性驱动。【方法】首先，在多智能体系统中引入一个虚拟领导者，将系统一致性控制问题转化为误差系统的渐近镇定问题。其次，设计了包含局部状态、邻居信息与领导者引导项的反馈控制器，并结合积分型触发函数构造触发时序，减少更新次数。随后，基于所构造的误差系统模型，采用Lyapunov-Krasovskii方法构建泛函结构，系统考虑了当前状态、通信滞后项、双重积分项、触发误差项与滞后导数项的共同作用，并得到可使闭环误差系统全局渐近稳定的充分条件。在确保稳定性的基础上，进一步分析了事件触发机制可能引发的Zeno行为问题。通过引入误差能量增长上界与积分触发函数的动态变化约束，得到了触发间隔的正下界表达式，给出了避免Zeno行为的一组充分条件。最后，通过数值仿真验证了本文控制策略的有效性。【结果】仿真结果表明，在存在通信时滞的情况下，积分型事件触发机制在保证一致性收敛的同时，显著降低了事件触发次数和控制能耗。此外，收敛曲线更加平稳，避免了高频小扰动引起的过度触发现象，表现出良好的收敛稳定性与能效兼顾性。【结论】与传统、动态事件触发机制相比，本文控制策略在保证一致性的前提下，在通信与能量利用方面表现出更优的综合性能，证明其在资源受限的多智能体系统控制中具有更高的应用价值，为含时滞多智能体系统的分布式控制研究提供了新的理论支持与方法框架。

关键词

多智能体系统 / 事件触发控制 / 钉住控制 / Lyapunov-Krasovskii泛函 / 线性矩阵不等式 / 通信时滞 / 固定拓扑 / 一致性控制