多自主体系统的协作目标定位与巡航控制

发布时间：2020-08-15 14:49

【摘要】：近年来,多自主体系统的协作目标定位与巡航控制问题已经持续成为国内外不同学科领域研究者的关注点,这是由于其在国民经济、军事应用以及人民生活等领域具有广泛的应用背景。在一些具体的应用任务中,如网络系统的自主体定位,蜂窝网络中的手机定位,目标巡航跟踪,安全监督等研究中,所有的自主体必须定位目标的位置,在更复杂的任务中,自主体甚至还需要巡航跟踪目标。当目标的位置未知时,这给目标巡航控制律的设计和系统的稳定性分析带来了许多重大的困难和挑战。由此引发了多自主体系统的协作目标定位与巡航控制的研究热潮。本文重点选取了基于协作持续激励条件的多自主体系统协作目标定位问题以及目标位置未知的多自主体系统的协作目标定位与巡航控制问题作为研究代表。借助协作持续激励的概念研究了多自主体系统协作目标定位问题;结合动态平均一致性理论和定位技术提出了多自主体系统巡航多个目标的控制算法;基于一致性方法,提出了一类一致巡航控制算法用于求解多自主体系统一致巡航多个目标的控制问题。论文的主要工作如下:1.研究了多自主体系统的协作目标定位问题。分别考察了目标源是静止的和运动的两种情形。为了将传统的持续激励条件弱化为协作持续激励条件,结合图分解技术,我们设计了一类新的协作目标源定位算法,并证明了在通讯拓扑连通的前提下,自主体仍然能够进行目标定位。2.讨论了二维空间中基于方位角测量的多自主体系统多目标定位与巡航控制问题。我们分别考察静态目标或缓慢移动目标的情形。由于目标的位置是未知的,首先,设计一个估计器估计目标的位置;其次,为每个自主体设计一个分布式估计算法协作估计多目标中心;最后,基于前两步,为每个自主体设计一个巡航控制器保证自主体绕着目标中心以期望的半径巡航所有的目标。我们严格给出了估计算法的收敛性分析和巡航控制器的稳定性分析。3.研究了多自主体系统的一致巡航控制器设计问题。与普通的巡航控制不同的是,本文中一致巡航任务要求每个自主体最终均匀的分布在同一个圆周上以相同的角速度执行巡航任务。首先,在目标位置已知的前提下,我们考察了多自主体系统一致巡航单个移动目标的问题,提出了新的一致巡航控制器设计方法。基于方位角测量技术,进一步考察了目标位置未知情形多自主体系统的多目标一致巡航控制问题。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP13
【图文】：

研究背景着计算技术、移动通信技术以及互联网技术的迅速发展，网络化系统的重经济、军事应用以及人民生活等领域中日益凸显出来。多自主体系统 (multms) 是一类典型的网络化系统，它是一种由一组自主的智能体为达到某种目通信等方式相互协作而耦合而成的群体系统。这里，单个智能体可以是一个机器人、飞行器等等。群体系统的自组织集群行为广泛存在于生物群体中，队迁徙 (见图 1.1(a))，鱼群的巡游 (见图 1.1(b)) 等。在这些自组织现象中，不通过与邻居的相互协作在整体上形成一种有序的协调运动[1]。多自主体系统定位与巡航控制问题是指不同自主体通过分布式、简单的相互协作使所有的到目标定位或巡航任务。它在现实生活中具有广泛的应用，例如网络系统的2, 3]，蜂窝网络中的手机定位[4]，目标跟踪[5]，安全监督[6]，卫星编队飞行[7]

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本文编号：2794260