复杂动态网络多自主体系统的一致性研究

发布时间：2017-07-17 11:17

  本文关键词：复杂动态网络多自主体系统的一致性研究

  更多相关文章： 多自主体系统 包容控制 时变时滞 不确定拓扑 通信噪声

【摘要】：近年来,多自主体系统分布式协作运动问题引起了海内外众多研究者的普遍关注。在移动机器人编队、无人航天器协同控制、卫星定位调姿、智能电网调度、智能车辆驾驶等工程领域的广泛应用,大大促进了对多自主体系统协作运动的理论性探索。一致性和包容控制作为分布式协作运动的重要研究方向,逐渐成为许多研究领域的热门课题。所谓一致性是指随着时间的推演,系统中每个自主体的属性通过彼此间的协调、作用最终趋于同步(一致)的动态过程。包容控制作为多领航者多自主体系统中一类特殊的一致性问题,其目的在于通过构造多自主体系统的算法模型,使得系统中的跟随者最终趋于领航者围成的某一目标区域内(领航者围成的凸包内)。本文重点研究了复杂多自主体系统的动态包容控制问题,并给出了相应的控制算法和稳定性分析。主要研究工作如下:1.多领航者多自主体系统的动态包容控制。针对时变动态切换拓扑下具有多个领航者的多自主体系统包容控制问题,分别给出了一阶/二阶多自主体系统的控制算法,并对所提出的控制算法进行了理论分析。运用现代控制理论、代数图论和矩阵论等分析工具,研究了当通信拓扑为动态联合连通时,系统可以实现包容控制,即系统的运动轨迹都收敛到有多个领航者构成的凸包中。通过对系统信息拓扑连通部分的进一步研究,得到了二阶多自主体系统实现包容控制的约束条件。2.动态切换拓扑下时滞多自主体系统的包容控制。针对多自主体系统带有通信时延的情形,分别讨论和分析了一阶/二阶系统的包容控制问题。假设系统通信拓扑是时变的,提出了具有多领航者系统的一阶/二阶包容控制算法。假设通信拓扑为动态联合连通时,运用现代控制理论、Lyapunov-Krasovskii理论,对所提出的包容控制算法进行理论分析。通过对系统信息拓扑连通部分的进一步研究,得到二阶时滞多自主体系统实现包容控制的约束条件。3.基于模型不确定性的时滞多自主体系统的动态包容控制。在考虑时滞多自主体系统的通信拓扑为不确定拓扑的状况下,研究了一阶/二阶系统的包容控制问题。针对网络拓扑为时变的系统,提出了两种时滞包容控制算法。假设通信拓扑为动态联合连通时,应用Lyapunov-Krasovskii泛函分析方法,研究了分布式包容控制算法的收敛性,以线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了系统实现包容控制的充分条件。4.具有外部干扰的动态多自主体系统的均方包容控制。在动态切换网络中,考虑多自主体系统受到噪声干扰的状况,分析和研究了一阶/二阶系统的均方包容控制问题。针对系统中的通信噪声,引入一个关于衰减噪声的时变增益函数,分别提出了具有多领航者系统的两种均方包容控制算法。假设通信拓扑为动态联合连通,运用代数图论、现代控制理论、随机分析等工具,对所提出的分布式控制算法进行理论分析,给出了系统收敛的充分条件。
【关键词】：多自主体系统 包容控制 时变时滞 不确定拓扑 通信噪声
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP13
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 基本概念12
• 1.2.1 多自主体系统12
• 1.2.2 跟随者与领航者12
• 1.2.3 凸包12
• 1.2.4 联合连通12
• 1.3 理论基础12-14
• 1.3.1 图论及矩阵论基础12-13
• 1.3.2 基本引理13-14
• 1.4 主要研究内容及组织安排14-16
• 第2章 多领航者多自主体系统的动态群集运动16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 一阶多自主体系统群集运动控制算法分析16-19
• 2.3 二阶多自主体系统群集运动控制算法分析19-22
• 2.4 实例分析22-27
• 2.4.1 一阶多自主体系统数值仿真23-25
• 2.4.2 二阶多自主体系统数值仿真25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 动态切换拓扑下时滞多自主体系统的包容控制28-43
• 3.1 引言28
• 3.2 一阶时滞多自主体系统的包容控制28-34
• 3.3 二阶时滞多自主体系统的包容控制34-39
• 3.4 实例分析39-42
• 3.4.1 一阶系统实验仿真40
• 3.4.2 二阶系统实验仿真40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于模型不确定性的时滞多自主体系统的动态包容控制43-58
• 4.1 引言43
• 4.2 一阶不确定时滞系统的包容控制43-50
• 4.3 二阶不确定时滞系统的包容控制50-54
• 4.4 实例分析54-57
• 4.4.1 一阶系统实验仿真54-56
• 4.4.2 二阶系统实验仿真56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 具有外部干扰的动态多自主体系统的均方包容控制58-72
• 5.1 引言58
• 5.2 一阶干扰系统的均方包容控制58-63
• 5.3 二阶干扰系统的均方包容控制63-67
• 5.4 实例分析67-71
• 5.4.1 一阶系统实验仿真68-69
• 5.4.2 二阶系统实验仿真69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 本文工作总结72
• 6.2 工作展望72-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：553340