Adaptive distributed estimation and performance constrained optimal consensus control of multi-agent systems

doi:10.1108/RIA-06-2025-0161

2025-12-01

PRE

Jianqiang Zhang *

Hairui Yu

张春会 (Chunhui Zhang)

DOI：10.1108/RIA-06-2025-0161

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摘要

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目的本文提出了一种自适应分布式观测器最优控制协议，旨在应对状态信息不可用时面临的挑战，无需依赖全局信息，同时确保异构多智能体系统中的最优系统性能。本文的目的是在这些约束条件下实现分布式输出跟踪控制。设计/方法/途径采用自适应分布式观测器，利用单自适应增益和局部静态增益估计领导者的输出。设计了一种反馈-前馈控制策略以实现最优跟踪。与常规方法不同，这减少了通信负载，并在领导者状态不可测量时拓宽了应用范围。发现给出了与自主地面车辆相关的数值仿真示例，以证明所提出的控制算法能够确保异构多智能体系统中的输出跟踪。研究局限/启示尽管所提出的算法能有效保证输出跟踪，但需要进一步研究以设计适用于无模型系统动态和未知环境的最优控制器。实践启示所提出的方法可用于多机器人系统的编队控制，因为每个机器人可以测量相对输出信息，从而有效克服系统状态不可用带来的限制。创新性/价值本文为异构多智能体系统引入了一种新型的自适应分布式观测器最优控制协议，其独特之处在于仅依赖单自适应增益和局部输出信息，无需全局网络数据。这减少了通信开销，并在领导者状态不可测量时增强了适用性。与现有方法不同，它通过贝尔曼方程集成最优跟踪控制，并考虑了瞬态性能。其价值在于多机器人编队控制的实际应用，但局限性包括需要进一步研究无模型系统在未知环境中的问题。

Keyword:

Heterogeneous multi-agent systems

Distributed state estimation

Optimal tracking control