In this paper, a cooperative Linear Quadratic Regulator (LQR) problem is investigated for multi-input systems, where each input is generated by an agent in a network. The input matrices are different and locally possessed by the corresponding agents respectively, which can be regarded as different ways for agents to control the multi-input system. By embedding a fully distributed information fusion strategy, a novel cooperative LQR-based controller is proposed. Each agent only needs to communicate with its neighbors, rather than sharing information globally in a network. Moreover, only the joint controllability is required, which allows the multi-input system to be uncontrollable for every single agent or even all its neighbors. In particular, only one-time information exchange is necessary at every control step, which significantly reduces the communication consumption. It is proved that the boundedness (convergence) of the controller gains is guaranteed for time-varying (time-invariant) systems. Furthermore, the control performance of the entire system is ensured. Generally, the proposed controller achieves a better trade-off between the control performance and the communication overhead, compared with the existing centralized/decentralized/consensus-based LQR controllers. Finally, the effectiveness of the theoretical results is illustrated by several comparative numerical examples.


翻译:在本文中,对多种投入系统中的合作线性二次曲线调节(LQR)问题进行了调查,其中每种输入都由一个网络中的代理商生成。输入矩阵是不同的,由相应的代理商分别拥有,这可以被视为代理商控制多投入系统的不同方式。通过嵌入一个完全分布的信息聚合战略,提出了一个新的基于LQR的合作性一次控制器。每个代理商只需与其邻居沟通,而不是在一个网络中在全球共享信息即可。此外,只需要联合控制性即可,使多投入系统对每个代理商乃至所有其邻居都无法加以控制。特别是,每个控制步骤只需一次性信息交流,即可大大减少通信消耗量。事实证明,控制收益的界限(趋同性)保证了时间变化(时间变化性)系统。此外,整个系统的控制性能得到了保证。一般来说,拟议的控制者在控制性业绩和通信管理头部之间实现更好的交易,而现有的中央/中央级/中央级的比较结果,最后由基于现有中央级/中央级的比较性结果得到保证。

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