复杂约束条件下多智能体系统鲁棒一致性跟踪控制研究
发布时间：2020-12-30 23:36
多智能体系统分布式协同,通过成员相互作用实现能力增幅,可完成更复杂的任务,是未来军事和民用领域中自主系统提升工作效率的重要手段。本文以作动器饱和、机动性能限制等控制器约束和未知模型分量、外部扰动等不确定性因素对多智能体系统行为的影响为切入点,研究鲁棒分布式协同一致性跟踪控制方法,实现系统稳定性与鲁棒性,并推广解决复杂条件下多智能体系统鲁棒编队问题。主要研究工作及创新性成果如下:1.研究基于有界可测自适应变量输入的分布式控制方法,分析其鲁棒性条件,揭示输入饱和约束对多智能体系统一致性跟踪运动的影响规律。建立基于先验有界局部邻域同步误差（PB-LNSE）的饱和输入模型,通过坐标变换并构造包含跟踪误差积分的李雅普诺夫函数,将一致性问题转换为新坐标系下的系统状态稳定性问题,进而利用拉格朗日中值定理,对误差转换矩阵进行线性变换,证明PB-LNSE与跟踪误差收敛性的等价关系,获得自适应变量渐进收敛条件。结果表明,该条件下系统可实现一致性跟踪。通过推广面向一致性跟踪控制的方法,引入队形变量,利用坐标变换将编队问题转化为一致性问题,证明编队误差的收敛性,实现编队跟踪控制。与基于变量阈值约束的控制策略相...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
北斗卫星系统
电子科技大学博士学位论文2一般通过基于时间驱动的方式进行数据采样。随着多智能体系统的规模和复杂度不断增大，基于事件触发机制的采样方式被提出。其可以有效降低系统通信带宽需求，减少计算资源损耗，提升资源利用率，因此被广泛应用于多智能体系统分布式协同控制当中[30-32]。图1-1北斗卫星系统图1-2忠诚僚机系统-暗剑无人机图1-3无人机编队控制图1-4工业机械臂协同控制多智能体系统通过分布式协同控制来完成聚集、编队、群体智能等任务[33-40]。为实现任务目标，首先需要在智能体之间建立有效的通信拓扑关系，以实现个体间信息交互。其次需要每个智能体能够应对信息变化和处理意外情况，并将自身参数和性能逐渐趋于一致。这种将数据渐近归一化的问题称之为一致性控制问题。多智能体系统一致性控制问题近年来得到了广泛的关注和研究，从线性系统到非线性系统，从连续系统到离散系统，从一阶系统到二阶系统再到高阶系统，从定常系统到时变系统，从同构系统到异构系统等等。在设计多智能体系统一致性控制协议的过程中，确保系统的稳定性是最为重要的内容。系统在一致性控制协议下的稳定性分析主要采用李雅普诺夫（Lyapunov）方法。在实际系统的一致性控制问题中，由于环境变化、未知因素等原因，系统不可避免的会受到不确定性的影响。一种应对的常见方法是通过设计反馈来减小不确定性的影响，以实现系统的控制目标。
电子科技大学博士学位论文2一般通过基于时间驱动的方式进行数据采样。随着多智能体系统的规模和复杂度不断增大，基于事件触发机制的采样方式被提出。其可以有效降低系统通信带宽需求，减少计算资源损耗，提升资源利用率，因此被广泛应用于多智能体系统分布式协同控制当中[30-32]。图1-1北斗卫星系统图1-2忠诚僚机系统-暗剑无人机图1-3无人机编队控制图1-4工业机械臂协同控制多智能体系统通过分布式协同控制来完成聚集、编队、群体智能等任务[33-40]。为实现任务目标，首先需要在智能体之间建立有效的通信拓扑关系，以实现个体间信息交互。其次需要每个智能体能够应对信息变化和处理意外情况，并将自身参数和性能逐渐趋于一致。这种将数据渐近归一化的问题称之为一致性控制问题。多智能体系统一致性控制问题近年来得到了广泛的关注和研究，从线性系统到非线性系统，从连续系统到离散系统，从一阶系统到二阶系统再到高阶系统，从定常系统到时变系统，从同构系统到异构系统等等。在设计多智能体系统一致性控制协议的过程中，确保系统的稳定性是最为重要的内容。系统在一致性控制协议下的稳定性分析主要采用李雅普诺夫（Lyapunov）方法。在实际系统的一致性控制问题中，由于环境变化、未知因素等原因，系统不可避免的会受到不确定性的影响。一种应对的常见方法是通过设计反馈来减小不确定性的影响，以实现系统的控制目标。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Leader-Follower的多无人机编队轨迹跟踪设计[J]. 王晶,顾维博,窦立亚. 航空学报. 2020(S1)
[2]基于非线性扰动观测器的四旋翼鲁棒编队控制[J]. 孙慧玉,宋光明,刘盛松,韦中,张勇,尤剑. 东南大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]Markov切换拓扑下异构多智能体系统的均方一致性[J]. 莫立坡,潘婷婷. 中国科学:信息科学. 2016(11)
[4]EVENT-TRIGGERED AVERAGE-CONSENSUS OF MULTI-AGENT SYSTEMS WITH WEIGHTED AND DIRECT TOPOLOGY[J]. Zhongxin LIU,Zengqiang CHEN,Zhuzhi YUAN. Journal of Systems Science & Complexity. 2012(05)
[5]具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制[J]. 程小军,崔祜涛,崔平远,徐瑞. 宇航学报. 2011(05)
[6]一类饱和不确定非线性系统静态抗饱和控制设计[J]. 刘胜,周丽明. 控制与决策. 2009(05)
本文编号：2948509
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
北斗卫星系统
电子科技大学博士学位论文2一般通过基于时间驱动的方式进行数据采样。随着多智能体系统的规模和复杂度不断增大，基于事件触发机制的采样方式被提出。其可以有效降低系统通信带宽需求，减少计算资源损耗，提升资源利用率，因此被广泛应用于多智能体系统分布式协同控制当中[30-32]。图1-1北斗卫星系统图1-2忠诚僚机系统-暗剑无人机图1-3无人机编队控制图1-4工业机械臂协同控制多智能体系统通过分布式协同控制来完成聚集、编队、群体智能等任务[33-40]。为实现任务目标，首先需要在智能体之间建立有效的通信拓扑关系，以实现个体间信息交互。其次需要每个智能体能够应对信息变化和处理意外情况，并将自身参数和性能逐渐趋于一致。这种将数据渐近归一化的问题称之为一致性控制问题。多智能体系统一致性控制问题近年来得到了广泛的关注和研究，从线性系统到非线性系统，从连续系统到离散系统，从一阶系统到二阶系统再到高阶系统，从定常系统到时变系统，从同构系统到异构系统等等。在设计多智能体系统一致性控制协议的过程中，确保系统的稳定性是最为重要的内容。系统在一致性控制协议下的稳定性分析主要采用李雅普诺夫（Lyapunov）方法。在实际系统的一致性控制问题中，由于环境变化、未知因素等原因，系统不可避免的会受到不确定性的影响。一种应对的常见方法是通过设计反馈来减小不确定性的影响，以实现系统的控制目标。
电子科技大学博士学位论文2一般通过基于时间驱动的方式进行数据采样。随着多智能体系统的规模和复杂度不断增大，基于事件触发机制的采样方式被提出。其可以有效降低系统通信带宽需求，减少计算资源损耗，提升资源利用率，因此被广泛应用于多智能体系统分布式协同控制当中[30-32]。图1-1北斗卫星系统图1-2忠诚僚机系统-暗剑无人机图1-3无人机编队控制图1-4工业机械臂协同控制多智能体系统通过分布式协同控制来完成聚集、编队、群体智能等任务[33-40]。为实现任务目标，首先需要在智能体之间建立有效的通信拓扑关系，以实现个体间信息交互。其次需要每个智能体能够应对信息变化和处理意外情况，并将自身参数和性能逐渐趋于一致。这种将数据渐近归一化的问题称之为一致性控制问题。多智能体系统一致性控制问题近年来得到了广泛的关注和研究，从线性系统到非线性系统，从连续系统到离散系统，从一阶系统到二阶系统再到高阶系统，从定常系统到时变系统，从同构系统到异构系统等等。在设计多智能体系统一致性控制协议的过程中，确保系统的稳定性是最为重要的内容。系统在一致性控制协议下的稳定性分析主要采用李雅普诺夫（Lyapunov）方法。在实际系统的一致性控制问题中，由于环境变化、未知因素等原因，系统不可避免的会受到不确定性的影响。一种应对的常见方法是通过设计反馈来减小不确定性的影响，以实现系统的控制目标。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Leader-Follower的多无人机编队轨迹跟踪设计[J]. 王晶,顾维博,窦立亚. 航空学报. 2020(S1)
[2]基于非线性扰动观测器的四旋翼鲁棒编队控制[J]. 孙慧玉,宋光明,刘盛松,韦中,张勇,尤剑. 东南大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]Markov切换拓扑下异构多智能体系统的均方一致性[J]. 莫立坡,潘婷婷. 中国科学:信息科学. 2016(11)
[4]EVENT-TRIGGERED AVERAGE-CONSENSUS OF MULTI-AGENT SYSTEMS WITH WEIGHTED AND DIRECT TOPOLOGY[J]. Zhongxin LIU,Zengqiang CHEN,Zhuzhi YUAN. Journal of Systems Science & Complexity. 2012(05)
[5]具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制[J]. 程小军,崔祜涛,崔平远,徐瑞. 宇航学报. 2011(05)
[6]一类饱和不确定非线性系统静态抗饱和控制设计[J]. 刘胜,周丽明. 控制与决策. 2009(05)
本文编号：2948509
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