1。2  课题研究背景和意义

1。2。1  一致性问题

一致性问题已经被研究了许多年，从它的历史进程来看，它的开始标志是：上世纪60年代，DeGroot在管理学和统计学中对一致性问题进行了研究[1]，从此打开了一致性研究的局面。时隔二十年，DeGroot当初在统计学中提出的一致性理论再次出现并被使用在多传感器采集不确定信息的问题中[2]。在此之后，Borkar，Varaiya，Tsitsiklis以及Athens等人作为提出分布式计算控制理论的先驱，开始研究并行计算中异步渐进一致性问题以及分布式决策系统。

一致性问题，实质上是指存在于某个复杂系统的个体在时间增大的同时，个体状态最终趋向一致时的信息交换过程。实现行为一致是多智能体完成其他复杂任务的基础，只有能够达成一致，多智能体才能根据周围环境的变化迅速做出判断和反应，才能完成与“邻居”的信息交换，从而更好的完成任务。

由于一致性问题的实用性很强，它的应用范围越来越广，像是在生物学，环境学，经济学，医药科学，控制科学等方面，都能发现一致性理论的应用。近年来，它的研究主要集中在编队，蜂拥和聚集等方面。

1。2。2  遥操作

文献[3]中这样定义遥操作：遥操作技术就是指能够为不在操作现场的操作人员提供形象具体的现场信息并帮助其做出正确的决策传递到从端，从而实现对现场环境的控制。遥操作机器人系统由操作人员、主机器人、通信环节、从机器人以及环境等五个部分组成。操作者通过对主机器人发送的控制指令，经由通信环节传送到从机器人处，从机器人将代替操作人员完成在危险环境中的相关操作，然后将与环境相关的信息反馈到主端并等待主端操作人员作出决策。文献综述

遥操作技术的产生带给了人们更加安全的操作环境，是世界的福音。它在以下方面显示出巨大的优势：（1）人类不能直接到达的场所，譬如深海、遥远的外太空等[4]；（2）对人类身体有害的场合，比如像是有核辐射或是有毒的化学物质[5]；（3）可以运用遥操作机器人技术来提高整个任务的完成度，同时也能够节省开销。

遥操作技术涉及的范围非常广，像是在海底探测、医疗卫生、核污染处理、空间技术，远程试验等方面我们都能运用到。如今，遥操作技术更是有了突破性的进展，将应用领域拓展到了教育与娱乐等方面。

1。3  研究现状

1。3。1  一致性问题的研究现状

1。3。2  遥操作的研究现状

1。4  本文的主要研究内容及组织结构

本文建立在遥操作系统基础上，结合代数图论知识，分析分布式模式下从机器人拓扑结构，并对其进行建模，研究一主多从机器人的一致性行为，通过MATLAB/Simulink仿真验证结果的有效性。

本文的结构组织如下：

    第一章是绪论部分，主要介绍了多智能体一致性和遥操作的相关概念、研究背景、意义和研究现状，并介绍了一些控制方法，最后指出了本文的主要研究内容。

第二章是预备知识部分，主要介绍了本文用到的基础知识理论，方便读者阅读理解。该部分涉及刚性环节动力学模型搭建，李雅普诺夫稳定性定理和图论知识。该部分为本文的研究提供了理论基础。

第三章是本文的理论分析部分，首先给出了一主多从机器人的动力学模型，然后基于分布式模式设计了控制器，最后利用李雅普诺夫稳定性定理给出了系统的稳定性证明。

    第四章是仿真部分，该部分针不同拓扑方式，从机器人个数不同，控制器参数加入扰动后的系统分别进行了MATLAB/Simulink仿真对比，最后得出了一些有关系统一致性的结论。