控制方向未知的受限多智能体系统的预设时间模糊控制

综合考虑受控制方向未知、输入受限和状态时延影响的有领导者多智能体系统的编队控制问题,设计基于模糊逻辑系统的预设时间一致性控制策略.为了保证编队输出误差在预设时间内满足预定的约束范围要求,引入预设时间性能函数,构造Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函解决状态时延问题,将外界干扰和L-K泛函的导数中的部分项定义为未知非线性函数,并利用模糊逻辑系统对其进行估计,利用Nussbaum函数和均值定理分别处理控制方向未知和输入受限问题,基于以上设计,提出预设时间模糊控制策略,并通过Lyapunov稳定性理论,分析闭环系统的有界稳定性,数值对比仿真和两级化学反应器应用仿真说明控制方法的有效性.

海上浮式风机多体系统耦合动力模型研究

海上浮式风机是近年来随着海上风电的快速发展,为了捕获深海更丰富、更持久的风能而提出的一种风力发电装置,已成为当今风能开发的主要方向。作为一种多体系统,由于海上浮式风机结构特殊,加上环境复杂,对其进行准确的计算和分析尤为重要。本文对海上浮式风机的耦合动力模型进行了研究,建立了复杂工况下Spar型海上浮式风机改进的14-DOF耦合动力模型,包括气动力模块、水动力模块和结构分析模块等,用于扩展其适用范围和准确计算风机的动力响应,并通过数值仿真对所建模型进行了分析和验证。主要的改进有:不对平台和塔架的转动角度作小量近似,扩展其适用范围;考虑角速度和欧拉角速度的换算关系,不作等化处理。此外,所建模型考虑风机叶片扭转角对叶片变形的影响,得到了较为准确的叶片面内外响应。同时采用线性势流理论对水动力进行计算,较之Morison方程适用性更广。仿真分析表明,本文所建模型可以更准确地计算海上浮式风机系统的动力响应,且具有更广的适用范围。

铀溶液多体系统核临界安全实验不确定度分析与基准化

为研究铀溶液多体系统的核临界安全特性,中国原子能科学研究院利用铀溶液核临界安全实验装置开展了两个系列的双平板式多体系统核临界安全实验,并完成了所有实验数据的不确定度分析和基准化。铀溶液多体系统由正对的两个相同尺寸的平板容器组成,平板容器之间的距离和隔离体能够改变,开展了距离效应和屏蔽效应共24个临界实验。根据国际核临界安全基准实验手册(ICSBEP)提出的不确定度分析方法进行了实验的不确定度分析,最大的总不确定度为200 pcm。建立了全部实验的详细基准模型,对两套蒙特卡罗软件与核截面数据库的组合计算特定系统k_(eff)的适用性进行了评价。两套组合的计算值与基准值的最大计算偏差分别为309.0 pcm和252.0 pcm,确认这两套组合均可用于相关系统的临界安全设计或安全分析。

具有时变输出约束的非线性多智能体系统自适应最优包含控制

本文对具有时变输出约束和未建模动态的不确定严格反馈非线性多智能体系统,提出了一种最优包含控制方法.利用一种新型积分型障碍Lyapunov函数处理输出约束,利用动态信号处理未建模动态,利用动态面控制方法设计前馈控制器,结合自适应动态规划和积分强化学习方法设计最优反馈控制器,利用神经网络在线逼近相应代价函数,并设计权重更新律.理论分析证明了所有跟随者的输出收敛到领导者生成的凸包中,全部跟随者组成的闭环系统是半全局一致最终有界的,同时,跟随者的输出保持在给定的约束集中,代价函数达到最小.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

基于分层邻域选择的切换拓扑多智能体系统一致性协议

在切换拓扑的多智能体系统中,针对高低密度信息减弱一致性的问题,提出了一种基于分层邻域选择算法(Layered Neighbor Selection,LNS),该算法对智能体的邻域进行层次划分,从每层中选取具有代表性的邻居智能体进行通信、状态更新和状态演化,然后设计了层次调整策略和层次融合策略来加快收敛速度,最后设计了分层邻域选择一致性协议,且给出了层数对收敛的影响。现有的一致性协议,收敛效果受限于特定密度范围,受不同密度的影响较大,而本文提出的协议能适应不同密度范围,并在系统稳定的条件下提升收敛速度,且通过李雅普诺夫函数法证明了一致性协议的稳定性。最后通过仿真实验,并与几种一致性协议进行比较,验证了所设计的一致性协议能有效加快系统收敛速度。

分布式事件触发下的多智能体系统二分一致性

研究了基于分布式事件触发的多智能体控制系统中的二分一致性问题,设计了一种合作和竞争并存拓扑结构的一致性控制协议,使多智能体系统收敛于二模相同且符号不同的状态.在图论与矩阵论的基础上,将多智能体系统的二分一致性问题转化为闭环误差系统的稳定性问题,通过建立一个合适的Lyapunov函数,验证了闭环误差系统渐进稳定,且针对每个智能体提出了事件触发条件,以减少控制更新频率与通信资源的损耗,同时证明每个智能体相邻触发时间间隔都有严格的正下界,即避免了Zeno现象,最后利用仿真实例验证了所提方法的可行性和有效性.

基于自适应分布式滤波观测器的多智能体系统编队控制

本文考虑了全局指令系统输出信息受到信道扰动情况下线性多智能体系统的编队控制问题.首先,基于协作式输出调节理论框架对线性多智能体系统的编队控制问题进行数学建模.其次,针对受到信道扰动的全局指令系统输出信息,提出了一类基于受扰输出的自适应分布式滤波观测器,在降低网络信息交换量的同时消除扰动的影响.最后,设计了输出反馈确定等价控制律,解决了线性多智能体系统的分布式编队控制问题.给出了数值仿真结果检验控制性能.

基于自适应迭代学习的多智能体系统编队控制

针对带未知时变参数的非线性多智能体系统的编队问题,提出一种分布式自适应迭代学习控制策略。首先,通过傅里叶级数对系统的不确定参数进行展开,采用一个收敛级数序列处理傅里叶级数展开产生的截断误差,结合多智能体运行过程中的编队误差推导自适应迭代学习控制律和参数更新律;其次,针对领导者动态对大部分智能体都是未知的情况,设计新的辅助控制来补偿未知动态和避免未知有界干扰;然后,基于李亚普诺夫能量函数证明了在所设计控制律作用下多智能体系统编队误差随着迭代次数的增加在有限时间内趋于0;最后,将该控制策略运用到多无人机编队系统中,并通过搭建半物理实验平台,验证了控制方法的有效性。实验结果表明该控制方法可以确保多智能体快速形成所需编队,并且每个智能体在有限时间内可以精确跟踪期望轨迹。所提方法充分考虑了多智能体系统的参数不确定性以及抗干扰的能力,为实际应用中复杂多智能体系统的精确控制提供了有效的方法。

多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制

为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定时间滑模观测器估计扰动并在一致性协议中引入前馈补偿,从而得到期望的q轴电流。然后,在矢量控制调速系统的框架下设计了固定时间互补滑模电流控制器,用于跟踪q轴参考电流。利用李雅普诺夫函数分别证明了控制器和观测器可以在与系统初始状态无关的情况下实现固定时间内收敛。最后,在三台永磁同步电机调速系统实验平台上与传统偏差耦合控制算法进行了对比实验验证,证明了所提控制算法的可行性和鲁棒性。

DoS攻击下抛物型多智能体系统的输出反馈领导-跟随一致性

为了解决抛物型多智能体系统(MASs)在拒绝服务(DoS)攻击下的一致性问题,提出了一种基于输出反馈方法的MASs领导-跟随一致性控制协议来应对恶意攻击者发起的DoS攻击,从而实现智能体在无向通信拓扑图上的领导-跟随一致性。对DoS攻击的频率和持续时间进行了分析,利用Lyapunov稳定性定理推导了抛物型偏微分系统的稳定条件,证明了触发时间间隔不为零,避免了芝诺行为的发生,并通过仿真算例验证了理论结果的有效性。

具有时滞和乘性噪声的多智能体系统的自适应一致性

文章研究了多智能体系统的自适应一致性,为复杂环境下系统的协同控制问题提供了新的解决思路.传统方法往往侧重于时滞或噪声单一因素的分析,很少探讨两者共同作用下的系统行为.针对这一现状,在时滞和乘性噪声共同扰动下,首先构造了一种能够使多智能体系统获得一致性的自适应控制协议,并设计了新的自适应律,然后给出了系统能够达到一致性的充分条件.最后,通过实例验证了自适应控制协议的有效性.

基于多智能体系统的自适应递归终端滑模控制算法

针对具有外部扰动和非线性动力学的二阶领导者-跟随者多智能体系统的有限时间一致性问题,提出一种全分布式自适应递归终端滑模控制算法。首先,在避免奇异性的基础上,提出一种新的自适应算法,有效克服了多智能体系统中常见的控制器抖动现象;然后,用神经网络估计系统中未知的非线性动力学,使控制器不再需要已知精确的模型信息。最后,用仿真算例验证了该算法的优越性,算法结构简单,不包含任何图论信息和模型信息,具有一定的通用性。

深水沉船打捞多体系统流载荷计算分析

双驳船抬吊法被越来越多用于大吨位沉船整体打捞,其作为多体系统存在着复杂的水动力特性,尤其在深水中应用尚需进一步研究。本文基于粘流理论,借助CFD软件FINE/Marine对双驳船抬吊法在深水海域整体打捞大吨位沉船作业过程中受到的流载荷进行数值分析,给出沉船不同浸没水深不同方向的流力系数,重点分析了沉船出水后的多体系统流载荷和流场分布情况,研究多体系统的遮蔽效应。相关研究结果对双驳抬吊沉船整体打捞方案设计中的船舶水动力及运动特性分析具有重要的参考价值。

中子相互作用对多体系统核临界安全的影响与评估方法研究

中子相互作用,即中子在两个或两个以上裂变系统之间的交换,使多体系统的核临界安全问题变得非常复杂。针对核燃料循环领域不断涌现的多体具体场景,提出了一种保守、便捷、适用性较好的评估多体系统核临界安全(反应性变化)的方法。基于立体角法建立了距离因素与反应性变化之间的定量关系;通过反照率来评估单体之间、单体与屏蔽体之间的中子散射贡献;通过容器壁效应函数考虑容器壁材料与厚度的影响。利用中国原子能科学研究院的临界装置,通过临界实验对本方法进行了验证。本方法在评估距离效应实验时,与实验结果最大偏差不超过0.12Δk/k,评估屏蔽效应实验时,与实验结果最大偏差不超过0.035Δk/k,对比结果能够证明本方法的可行性与安全性。

动态事件触发机制下二阶多智能体系统完全分布式控制

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息,有效避免了连续通信,减少了系统能量耗散.每个智能体的控制协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态,不涉及邻居的实时状态信息,也不依赖通信拓扑网络的任何全局信息.利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出的控制策略下,二阶多智能体系统能够实现渐近一致性,且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.

多体系统传递矩阵法研究进展

作为一种多体系统动力学新方法,多体系统传递矩阵法由于其无需系统总体动力学方程和快速计算的特点,已被广泛用于各种多管火箭、自行火炮、舰炮等复杂大型机械系统动力学分析与设计.本文介绍了该方法的研究进展,包括:线性多体系统传递矩阵法、多体系统离散时间传递矩阵法、二维系统传递矩阵法、受控多体系统传递矩阵法、多体系统传递矩阵法和通常动力学方法的混合方法等,给出了该方法解决自行火炮、多管火箭武器多体系统动力学的重大工程应用实例.

基于动态事件触发通信协议的多智能体系统自适应可靠控制

针对多智能体系统中邻居节点间通信资源受限的情况,研究基于动态事件触发通信协议的多智能体系统自适应可靠一致性控制问题.首先,设计一种基于自适应参数估计技术的容错控制策略,来应对未知执行器故障.其次,提出一种新型动态事件触发函数,通过增加具有自适应调节能力的动态变量来延长事件触发间隔.在此基础上,证明在智能体之间非连续通信的情况下,所提方法仅依靠智能体与邻居在触发时刻的交互信息就可以确保一致性误差的收敛.此外,从理论上说明智能体间的事件触发通信不存在芝诺现象.最后,针对无人船编队系统开展仿真,结果能够说明所提自适应事件触发可靠控制方法的有效性.

输入时滞多智能体系统的输入受限一致性控制

针对具有输入幅值约束的输入时滞机械系统,研究基于有向图拓扑的多智能体系统(multi-agent system,MAS)的一致性控制问题。对于只有部分智能体能够接收到理想信号的情况,提出一种观测器,使每个智能体都能观测到理想信号,并证明观测误差的指数收敛性。在控制器设计中,通过将系统的输入积分反馈到控制器中,消除输入延迟的影响;结合输入积分法和双曲正切函数,在解决输入延迟问题的同时限制控制输入幅值,并利用FMINCON函数优化控制参数。最后,利用李雅普诺夫方法证明控制目标的实现和闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明,所提出的观测器和控制器能够有效实现系统的一致性控制。

脉冲控制下基于合作机制的多智能体系统分组一致性研究

针对在脉冲控制下非线性多智能体系统的分组一致性协同控制问题,本文基于复杂系统中智能体间的合作机制,提出了一种新颖的具有领导-跟随网络的分组一致性控制协议.该协议控制智能体仅在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息并更新自己的状态,减少智能体因持续接收邻居信息更新自己状态而造成的网络开销.针对不同组之间智能体的信息交互,该协议具有防止组间干扰的机制,降低了不同组之间的通信干扰,提高系统鲁棒性.此外,本文还介绍了一种适用于非线性系统的方案,增强协议的适应性.基于实现分组一致性条件,构建了多智能体系统的动力学模型,并进行了协议的详细设计和理论推导.最后,通过仿真验证了协议的正确性和有效性.

基于距离及相对角度信息的多智能体系统刚性编队任务规划

针对仅在获取多智能体局部距离及相对角度信息条件下如何保持多智能体系统刚性编任务规划队问题,本文提出了两种多智能体刚性编队任务规划方案。首先提出一种基于距离和相对角度的刚性编队规划方案,规划在未知相对位置情况下确保智能体刚性编队。其次利用零空间投影的任务规划方法解决编队任务与避障任务的冲突,确保编队移动过程中编队队形的稳定。再次结合距离和相对角度提出一种整体刚性编队规划方案,并在避障过程中将多智能体系统视为整体进行避障,确保稳定的刚性编队和避障任务的完成。经过仿真验证本文提出的两种方法在弱化相对位置信息的条件下能够较好的保持刚性编队并完成避障任务,对比于依赖相对位置的零空间行为控制方法弱化了对于相对位置信息的依赖。