多主体结构刻画与分布式估计研究

发布时间：2023-03-11 18:33

　　随着传感器技术、网络技术和计算机技术等的快速发展,多主体系统和分布式估计已成为控制领域的研究热点,其应用前景引起学术界和工业界的普遍关注。多主体系统通过个体间的协调控制来实现单个个体无法完成的复杂任务,具有容错性、灵活性和鲁棒性等特点。多主体系统的能控性设计和领导选择在多车辆编队、自主水下航行器、智能交通和卫星姿态协同控制等工程领域已有广泛应用。同时,分布式估计算法不依赖于集中传感器,具有可扩展性的优点且能够适应不同环境的变化,在实际领域得到了广泛应用,如目标跟踪、空间碎片确定、环境污染监测和视频网络监控等。本文主要基于图论研究了网络化分布式系统的结构可控性、协同可观性、以及分布式滤波器设计问题。一方面研究了如何选择领导节点使得多主体系统强结构可控;并进一步扩展到需要测量信息的网络,分析了传感器的布控问题。另一方面,对于分布式估计问题,分析了强连通通信条件下网络的协同可观性,分别对线性和非线性系统设计了具有有限步精确一致的分布式信息Kalman滤波器和无迹Kalman滤波器。文中涉及到的分析工具包括图论、组合优化、线性系统和最优估计理论。论文的主要内容如下:1.基于图论研究多主体系统在...

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
本论文专用术语的注释表
第一章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 多主体系统可控问题概述与相关研究
        1.2.1 数值意义下的可控性
        1.2.2 结构意义下的可控性
    1.3 分布式估计问题概述与相关研究
        1.3.1 观测器形式
        1.3.2 滤波器形式
    1.4 图论基础
        1.4.1 基本概念介绍
        1.4.2 二分图知识
    1.5 本文工作与安排
        1.5.1 当前研究存在问题
        1.5.2 本文内容与安排
第二章 多主体系统强结构可控性：领导选择
    2.1 引言
    2.2 问题描述
    2.3 主要结果
        2.3.1 基本图与图分割
        2.3.2 保证强结构可控性的领导选择
        2.3.3 存在节点失效时的强结构可控性
    2.4 数值例子
    2.5 本章小结
第三章 多主体系统结构可控性：测量与控制选择
    3.1 引言
    3.2 预备知识与问题描述
        3.2.1 系统图
        3.2.2 问题描述
    3.3 结构可控性与可观测性
        3.3.1 输入和输出可达条件
        3.3.2 最大匹配条件
    3.4 最小代价控制断面问题的解
    3.5 数值例子
    3.6 结论
第四章 一类分布式观测器的存在性以及有限时间一致信息Kalman滤波器
    4.1 无噪声时分布式估计器的存在性与设计
        4.1.1 预备知识和问题描述
        4.1.2 一类分布式观测器的存在性
        4.1.3 分布式观测器的设计与稳定性
    4.2 含噪声时有限时间一致信息Kalman滤波
        4.2.1 问题表述和预备知识
        4.2.2 Kalman滤波器及其信息形式
        4.2.3 分布式Kalman滤波
    4.3 仿真例子
    4.4 本章小结
第五章 有限时间一致无迹Kalman滤波器
    5.1 引言
    5.2 预备知识与问题描述
        5.2.1 平均一致及其有限时间实现
        5.2.2 问题描述
    5.3 无迹Kalman滤波器
    5.4 有限时间一致无迹Kalman滤波器
        5.4.1 无向通信时有限时间一致无迹Kalman滤波器
        5.4.2 有向通信时有限时间一致无迹Kalman滤波器
    5.5 仿真例子
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 内容总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简介 (包括论文和成果清单)



本文编号：3760028