中文摘要：

多自主体系统普遍存在于物理学、生物学以及工程应用中，如耦合同步、动物群集、多机器人系统等。然而，通信时延和输入时延的客观存在给多自主体系统一致性问题的研究带来了困难。本项目研究具有通信时延和输入时延的多自主体系统一致性问题，以二阶多自主体系统为主要考察对象，设计基于延时状态补偿的一致性算法。根据图论、矩阵论、频域分析法、Lyapunov函数法等，分析二阶多自主体系统的一致性收敛对通信时延、输入时延、以及切换拓扑结构的鲁棒性。此外，将二阶多自主体系统的一致性算法设计思路与分析方法应用于自主体动态为高阶积分器、线性时不变模型和非完整约束模型的多自主体系统一致性问题研究中，通过分析与综合得到系统在通信时延和输入时延作用下渐近达到一致的算法设计规则和收敛条件。最后，通过多智能机器人系统的模拟实验来证明本项目理论研究结果的正确性和有效性

结论摘要：

针对具有通信时延和输入时延的多自主体系统一致性问题，本项目以一阶、二阶和高阶线性多自主体系统为主要考察对象，在分析通信时延和输入时延对一致性收敛影响的基础上，设计基于延时状态补偿的一致性算法，并得到一致性收敛条件。首先，分析时延对多自主体系统一致性收敛的影响针对一阶和二阶混合的多自主体系统，二阶自主体采用常用的动态一致性算法，一阶自主体采用基于状态观测器的一致性算法，从而实现了混合阶自主体渐近达到动态一致，同时得到不同输入时延作用下的分散一致性条件；针对自主体动态为稳定线性定常模型的多自主体系统，考察系统在通信时延和输入时延共同约束下的一致性问题，采用基于输出的异步耦合一致性算法，系统仅能渐近达到静态一致，并得到了一致性收敛的充分条件，该条件与通信时延和输入时延都相关。其次，设计延时状态补偿一致性算法增强系统的时延鲁棒性针对一阶多自主体系统，在常用的一致性算法基础上，添加基于邻居状态的延时状态反馈补偿器来增强系统的性能指标，并分析得到系统一致性收敛条件；针对具有通信时延的连续和离散二阶多自主体系统，采用异步耦合的双一致算法，分别设计基于邻居延时位置和速度的补偿器来匹配自主体自身状态和延时邻居状态的差值，分析结果表明新算法比同步耦合算法具有更强的时延鲁棒性，并得到了一致性条件；针对具有通信时延的连续二阶多自主体系统的领导-跟随一致性问题，设计基于邻居延时位置和速度的补偿器的一致性算法，分别得到生成树拓扑结构下的时延无关一致性收敛条件，以及一般领导-跟随有向连通拓扑结构下的时延相关一致性条件；针对具有通信时延的连续二阶多自主体系统，在异步耦合的双一致算法基础上，设计仅基于邻居延时速度的补偿器，并得到了一致性条件，无领导者和领导-跟随一致性分析结果表明所提出的新算法比同步耦合算法具有更强的时延鲁棒性。多智能机器人系统的模拟实验和丰富的仿真研究充分展示了延时状态补偿器的正确性和有效性。本项目所取得的理论研究成果具有很强的独创性，且研究思路可以进一步拓展到整个多自主体系统协调控制研究中。