具有扰动的二阶多智能体系统预定时间一致性控制

摘要

针对受外部扰动的二阶多智能体系统一致性控制问题，提出一种基于滑模技术的分布式预定时间控制策略。首先，在无向图条件下设计二阶分布式预定时间观测器，在有效解决代数环问题的同时降低通信负担，确保每个跟随者能够在预定时间内精确估计领导者状态信息。其次，基于系统状态误差设计新型分布式预定时间滑模面，有效提高系统收敛速度。进一步地，设计一种考虑外部扰动的预定时间一致性分布式控制协议，保证系统状态跟踪误差在预定时间内收敛至零点。此外，结合代数图论以及李雅普诺夫理论，严格证明闭环系统的预定时间稳定性，并推导出系统初始状态未知情况下的稳定时间上界估计值。最后，通过数值仿真对比实验验证本文策略与理论分析的有效性与可行性。结果表明：与有限时间控制策略相比，本文策略的收敛时间与系统初始值无关且收敛性能更优；与固定时间控制策略相比，本文策略的收敛时间上界独立于智能体初始状态及控制器参数，仅由单一时间参数决定，具有收敛时间预估精确、设定便捷、保守性低等显著优势。

关键词

滑模技术 / 外部扰动 / 一致性控制 / 观测器 / 预定时间 / 二阶多智能体系统 / 分布式控制