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Fully distributed finite-time consensus of directed multiquadcopter systems via pinning control
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资源说明：### 完全分布式有限时间共识在有向多旋翼系统中的实现通过钉扎控制方法
本文探讨了通过钉扎控制（pinning control）方法实现完全分布式有限时间共识问题，在有向拓扑结构下的二阶多智能体系统（Multi-Agent Systems, MASs）以及多旋翼系统（MultiQuadcopter Systems, MQSs）中的应用。文章首先概述了钉扎控制策略，并设计了一种基于节点出度与入度分析的钉扎控制方案。为了解决有限时间内的共识问题，作者引入了终端滑模控制（Terminal Sliding-Mode Control, TSMC）协议，该协议仅需局部信息即可达成共识目标。
#### 一、引言部分的解析
在过去的二十年里，多智能体系统的共识问题因其在诸多领域中的广泛应用而受到广泛关注。共识问题的核心在于设计一种分布式共识协议，使得所有参与的智能体仅通过局部信息交互就能达到相同的值。当前关于分布式共识的研究主要关注收敛速度、钉扎策略、网络拓扑等方面。其中，最常见的结果是渐近共识，即随着时间趋于无穷大时达成共识状态。然而，由于快速收敛率和强大的鲁棒性，有限时间共识的研究成果更具实际应用价值。对于一阶多智能体系统，已经提出了多种有限时间协议。
#### 二、钉扎控制方法的设计
针对二阶多智能体系统，文中提出了一种基于节点出度和入度分析的钉扎控制方案。具体而言，通过对网络中每个节点的出度和入度进行评估，可以确定哪些节点对整个系统的共识过程具有关键影响。这些节点被选作“钉扎节点”，通过控制这些节点的行为来引导整个系统达到共识状态。此外，还提出了一种基于局部信息的终端滑模控制协议，用于实现有限时间内的共识。这种控制策略能够确保即使在网络拓扑发生变化的情况下，系统也能在有限时间内达到共识状态。
#### 三、多旋翼系统的建模与有限时间姿态共识
作为多智能体系统的一种具体应用实例，文中构建了多旋翼系统的模型，并讨论了其有限时间内的姿态共识问题。多旋翼系统的控制是复杂且具有挑战性的，因为它们通常需要高精度的姿态控制才能稳定飞行。通过将钉扎控制和终端滑模控制应用于多旋翼系统，不仅实现了系统的稳定性，还确保了系统能够在有限的时间内达到期望的姿态共识状态。这在无人机编队飞行等实际应用中具有重要意义。
#### 四、数值验证
为了验证所提出的控制方法的有效性，文中提供了两个数值实验案例。这些案例展示了当使用基于钉扎控制和终端滑模控制的方法时，多智能体系统和多旋翼系统如何在有限时间内达到共识状态。实验结果表明，即使在有向拓扑下，系统也能够快速地达到期望的状态，从而验证了所提方法的有效性和实用性。
本文通过钉扎控制和终端滑模控制方法解决了二阶多智能体系统和多旋翼系统在有向拓扑下的有限时间共识问题。所提出的控制策略不仅保证了系统的快速收敛，还提高了系统的鲁棒性，使其在面对网络变化时仍能保持良好的性能。这些研究成果为解决多智能体系统的共识问题提供了一种新的思路和方法，对于推动多智能体系统在实际应用中的发展具有重要的意义。
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