复杂多自主体网络的多协同分析与控制设计

发布时间：2017-03-19 21:00

  本文关键词：复杂多自主体网络的多协同分析与控制设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,由于在经济、民用、军事等方而都有着广泛的应用,多自主体网络的协调控制受到了来自不同领域科研工作者的广泛关注。其中多协同控制已经成为多自主体网络协调控制中的研究热点与前沿研究问题之一。研究多自主体网络的多协同控制,不仅仅只是为了揭示自然界中客观存在的生物多一致、多群集、多聚集、多同步等现象的内在规律,更重要的是通过对其内在规律的认识,更好地理解复杂网络,更好地为人类社会生活服务。 本论文分别对有输入时滞、采样信息、非线性项、不确定性干扰的多自主体网络的多协同性控制问题进行了深入的研究。所谓多协同,是指随着多自主体网络的演化,网络中自主体通过彼此之间的信息交互最终呈现多个状态的协同行为。本文在已有研究工作的基础上,运用控制理论、稳定性理论、代数图、矩阵理论等知识,系统深入地研究了复杂动态多自主体网络的多一致、多跟踪和包含控制等多协同问题。本文的主要内容概括如下： 有输入时滞的二阶多自主体网络的多一致的研究。在本论文中首先研究了无时滞时二阶连续多自主体网络的动态多一致、静态多一致、周期多一致。通过控制参数的范围,使得系统达到不同类型的多一致。其次,由于通讯网络中个体自身对于外部作用或信号的处理必然会产生输入时滞,而较大的输入时滞也会造成系统的不稳定。因此,利用时滞系统的Hopf分岔理论,得到了可容许的最大时滞。所得的结果揭示了多一致与网络拓扑、控制参数、时滞之间的内在联系。由于时延的普遍存在,本文的研究具有实际意义。 基于采样位置信息的二阶多自主体网络的多一致和多跟踪研究。与连续时间系统相比,基于采样控制的多自主体网络模型在控制精度、控制速度和控制性能方面都具有一定的优势。因此,本文针对二阶离散多自主体网络,在不能获得邻居自主体的速度信息时,基于当前的和过去的采样时刻的位置信息,考虑了二阶离散系统的多一致和多跟踪问题。利用特征根分析,得到了系统达到多一致和多跟踪的充要条件。研究结果表明采样周期的大小对多一致和多跟踪到达的速度是有影响的。 基于周期间歇控制的二阶非线性多自主体网络的多一致研究。针对有非线性项的二阶多自主体网络,利用周期间歇控制研究其多一致性。基于Lyapunov稳定性,得到非线性多自主体网络的全局指数稳定性条件,同时得到了非线性系统周期间歇控制的多一致准则,最后给出一些数值实例来验证方法的可行性和有效性。本文的研究有效地避免了采用连续控制方法所带来的控制成本过高以及实际中难以实现等弊端。 分数阶多自主体网络的多一致研究。由于分数阶微积分具有记忆性和历史依赖等特点,因此其更适合复杂多自主体网络多协调的动力学建模。本文针对分数阶多自主体网络,设计了输出反馈控制协议,利用线性矩阵不等式,研究了有多自主体网络的多一致问题。本文的结论对于经典的一阶整数系统也是成立的。因此,本文的研究具有普遍意义。 分数阶不确定多自主体网络的包含控制研究。本文针对分数阶不确定多自主体网络,基于状态反馈和状态观测器分别设计了不同的分布式协议,使得跟随者的状态最终到达领航者所构成的凸包中。利用分数阶的稳定性理论和线性矩阵不等式,得到了反馈增益矩阵存在的条件。 最后,对全文的工作和创新点进行了总结,并提出了几个值得进一步研究的问题。
【关键词】：多自主体网络 多协同 多一致 多跟踪 时滞 包含控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 符号说明11-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 研究背景及意义12-16
• 1.2 多自主体网络协同控制的研究现状16-19
• 1.3 多自主体网络协同控制的研究热点19-22
• 1.4 本文主要研究内容22-25
• 2 有输入时滞的二阶多自主体网络的多一致25-50
• 2.1 引言25-26
• 2.2 问题描述与预备知识26-28
• 2.3 无时滞时二阶多自主体网络的多一致28-35
• 2.4 有输入时滞的二阶多自主体网络的多一致35-38
• 2.5 仿真模拟38-49
• 2.6 本章小结49-50
• 3 基于采样位置信息的二阶多自主体网络的多一致50-67
• 3.1 引言50-51
• 3.2 问题描述51-53
• 3.3 二阶离散多自主体网络的多一致53-59
• 3.4 二阶离散多自主体网络的多跟踪59-61
• 3.5 数值仿真61-66
• 3.6 本章小结66-67
• 4 基于间歇控制的非线性多自主体网络的多一致67-81
• 4.1 引言67-68
• 4.2 模型描述与预备知识68-69
• 4.3 主要结论69-75
• 4.4 仿真模拟75-80
• 4.5 本章小结80-81
• 5 分数阶多自主体网络的多一致性81-96
• 5.1 引言81-82
• 5.2 问题描述82-85
• 5.3 输出反馈控制器下分数阶多自主体网络的多一致85-91
• 5.4 状态反馈控制器下分数阶多自主体网络的多一致91-92
• 5.5 仿真模拟92-95
• 5.6 本章小结95-96
• 6 分数阶不确定多自主体网络的包含控制96-113
• 6.1 引言96-97
• 6.2 问题描述97-98
• 6.3 基于状态反馈分数阶多自主体网络包含控制98-102
• 6.4 基于状态观测器的分数阶多自主体网络包含控制102-107
• 6.5 数值仿真107-112
• 6.6 本章小结112-113
• 7 总结与展望113-117
• 7.1 全文总结113-114
• 7.2 本文创新点114-115
• 7.3 研究展望115-117
• 致谢117-118
• 参考文献118-128
• 附录Ⅰ 攻读博士学位期间发表论文目录128-130
• 附录Ⅱ 攻读博士学位期间参与的科研项目130-131
• 附录Ⅲ 公开发表的学术论文与博士学位论文的关系131

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本文编号：256550