拓扑切换下基于SO(3)的四旋翼时变编队跟踪控制

针对有向拓扑切换条件下的多四旋翼无人机时变编队跟踪控制问题,在领航-跟随策略下,利用局部邻居状态信息构造了性能约束下基于特殊正交群SO(3)的一致性控制协议。在该协议中,领航无人机的信息仅能提供给邻居无人机,且邻居无人机集合会发生变化。采用特殊正交群SO(3)空间中的旋转矩阵表征四旋翼的姿态,在此基础上设计姿态控制器,提高了编队控制的收敛速度。仿真实验表明,当有向拓扑切换的驻留时间大于固定阈值且满足时变编队跟踪控制可行性条件时,采用所设计控制律可使集群系统实现时变编队队形控制,验证了所提算法的有效性。

考虑通信拓扑切换的多导弹协同制导研究

针对通信拓扑切换下多导弹协同打击问题,提出了一种基于切换策略的时空协同制导律。针对时间约束,结合一致性算法设计分布式制导律,并基于李雅普诺夫理论证明系统在有限时间收敛,可以实现同时打击。对于空间约束,采用弹道成型制导律使各导弹收敛到期望的视线角。设计切换策略,使得导弹能够同时实现时间和角度协同攻击。仿真分析验证了所设计制导律能在切换拓扑条件下和弹群失去1枚导弹的情况下实现齐射攻击和角度约束。

通信拓扑切换下的预定时间分组协同制导方法

针对通信网络拓扑结构切换下的协同制导问题,提出了一种预定时间协同制导方法(PTCGL),以保证拓扑切换下的预定时间分组收敛。首先,建立三维飞行器协同制导模型和拓扑切换下的分组协同架构:组间利用小组领队飞行器之间的协作实现分组配合,组内则通过有向通信实现组协同。随后,在通信网络拓扑结构切换的情况下,结合牵制控制和预定时间理论,基于M矩阵假设的牵制分组误差和预定时间尺度函数提出拓扑切换三维预定时间协同制导律。进一步,考虑拓扑切换驻留时间,利用Lyapunov理论证明在通信拓扑切换的情况下,该制导律可实现预定时间收敛。最后,数值仿真结果验证了所提出的协同制导方法可实现在拓扑切换下的预定时间收敛、保证分组协同打击。

考虑通信拓扑切换的微电网有限时间分布式二级控制

孤岛微电网在运行过程中对其输出电压、频率控制有较高的实时性要求。考虑孤岛微电网运行过程中易受负载投切、通信拓扑切换等多种干扰的影响,提出了一种改进的考虑通信拓扑切换的微电网有限时间分布式二级控制方法,实现孤岛微电网输出电压、频率的有限时间调节控制。首先,在传统的有限时间控制算法中加入一项幂指数为1的跟踪误差控制项,构建孤岛微电网有限时间分布式一致性电压、频率控制算法,并且分别建立闭环随机系统模型。其次,通过Lyapunov稳定性判定方法验证所提方法的稳定性,并计算出有限时间上界表达式。最后,在Matlab/Simulink上通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

带时延和拓扑切换的编队卫星鲁棒协同控制

综合考虑了存在通信时延、拓扑结构切换、参数不确定性和外部扰动等情况下的编队卫星协同控制问题,分别提出了鲁棒位置和姿态协同控制器。采用Lyapunov直接法,通过恰当地选取公共的Lyapunov函数,保证了所设计的位置协同控制器对于通信时延和拓扑切换具有鲁棒性。控制器中设计了一个自适应项,用于在线补偿卫星质量的不确定性。进一步,引入了一个含有时变参数的非线性饱和函数向量项,保证了位置协同控制器对于外部扰动的鲁棒性,并且控制器是连续的。然后,将协同控制器推广到了姿态协同的情况,提出了类似的鲁棒姿态协同控制器。仿真结果表明了本文协同控制方案的有效性。

拓扑切换的多传感器网络化系统分布式H_∞滤波

研究一类带有随机切换拓扑的多传感器网络化系统的分布式H∞滤波问题.首先提出一种新的监控机制来辨识拓扑的切换时刻,并利用Markov链来建模若干拓扑模态间切换.为了节约滤波系统的通信和计算资源,基于拓扑切换时刻的采样输出引入一组拓扑依赖的分布式事件触发传输方案.同时考虑主通道和冗余通道的数据丢包、拓扑切换与事件触发传输的影响,将网络化滤波误差系统建模为一随机时滞系统.利用Lyapunov-Krasovskii泛函,给出一有界实数引理使得滤波误差系统是稳定的且满足一定的衰减性能,并提出一种事件触发参数和网络化滤波增益的协同设计方法,最后通过仿真例子证明所设计滤波器的有效性和低能耗.

拓扑切换下IT2 T-S模糊非线性多智能体系统全局逆最优控制

针对连续非线性多智能体系统的全局最优协同控制问题,本文提出了模糊输出反馈和逆最优方法的分布式一致性最优控制律和相应的控制策略.首先,通过一种区间2型T-S模糊模型将非线性系统等价转化为线性系统.其次,基于逆最优方法设计了全局最优协同控制律和相应的模糊输出反馈控制策略,智能体间仅仅通过局部通信,即可实现拓扑切换下非线性多智能体系统的二次性能全局最优控制,且系统的收敛速度大大提高.基于局部稳定性理论给出了全局逆最优控制的充要条件.最后,通过MATLAB算例验证所提方法的正确性和可行性.

通信拓扑切换下车辆队列分布式模型预测控制

考虑通信拓扑切换下异质非线性车辆队列系统协同控制问题,提出一种能够保证车辆队列稳定和弦稳定的分布式模型预测控制策略.先结合车辆队列动态通信拓扑切换过程,构建与时间相关的图函数,再利用邻居车辆状态信息描述平均协同代价函数,并将其引入局部滚动时域优化控制问题.进一步,应用平均停留时间概念和切换系统Lyapunov稳定性理论,建立通信拓扑切换下车辆队列闭环系统的内部稳定性和弦稳定性充分条件.最后通过两组典型交通场景的对比仿真验证本文策略的有效性.

拓扑切换网络的脉冲控制

现实世界中许多复杂动力网络的状态不仅仅是单纯的连续变量或离散变量,而是两者同时存在与作用。基于这种现象,本文提出了一种新的拓扑切换复杂动力网络模型,并讨论了在脉冲控制下这种网络的镇定问题。最后给出了一个具体的数值示例和仿真结果,来阐明这种控制方法是有效的。

二阶多智能体系统拓扑切换下的领导跟随一致性

在有积极领导者且系统网络拓扑切换的条件下,对二阶非线性多智能体系统的领导跟随一致性进行了研究.协议在非脉冲时刻采取连续控制,在脉冲时刻采取离散控制,且脉冲时刻创新性地提出各智能体的速度增量既与邻接智能体的位移状态有关又与速度状态有关.构建新模型的误差系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用数学归纳法和其他相关知识,得到系统拓扑图无向且连通时系统实现一致性必须满足的充分条件,并用Matlab软件实例仿真验证了结果的正确性.

拓扑切换和时延下的非线性多智能体协同输出调节

为解决拓扑切换和时延条件下的非线性多智能体协同输出调节问题,提出了分布式状态观测器控制算法和模糊反馈控制策略。利用T-S模糊模型将非线性系统转化为线性系统;针对智能体跟随者无法获取外部领导者系统状态的协同输出调节问题,设计了分布式状态观测器和模糊输出反馈控制器,通过状态观测器估计外部领导者系统的状态信息并反馈给系统的控制器,解决了跟随者无法获取外部领导者状态的问题;应用Lyapunov稳定性理论证明了拓扑切换和时延条件下非线性多智能体系统稳定性;最后,通过Matlab算例验证控制律的正确性和有效性。仿真结果表明:所设计的状态观测器能够解决系统状态不可测问题,跟随者能够跟踪到领导者信号,并且跟踪误差为零。

基于事件触发的拓扑切换异构多智能体协同输出调节

研究切换拓扑下线性异构多智能体系统的协同输出调节问题,并设计了一个基于事件触发的输出调节控制机制.设计的控制机制不仅可以实现智能体对外部系统的渐近跟踪和干扰抑制,还可以有效减少智能体之间的信息传递数量,从而降低通信负载减少网络能耗.最后通过仿真验证结论的有效性.

线性时滞多智能体系统多类型拓扑切换下的一致性

针对带有时变时滞协议的连续时间线性高阶多智能体系统在多类型有向通信拓扑切换下的一致性问题进行研究.考虑多智能体系统在可一致与不可一致通信拓扑之间进行切换的情况.通过一个线性变换将该一致性问题等价地转化为一个切换时滞系统的稳定性问题.基于切换系统稳定性理论与时滞系统理论,利用平均驻留时间方法分析,以线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMIs)的形式给出多智能体系统达到状态一致的充分条件.数值实例验证了理论分析所得结论的正确性.

具有拓扑切换特性的离散型不确定时空网络的指数同步

研究了具有拓扑切换特性的离散型不确定时空网络的指数同步问题.基于稳定性理论,构造了具有指数形式的Lyapunov函数,并设计了同步控制器的结构方程,进而获得了时空网络的同步条件.同时,我们设计了未知参数的识别律,有效地识别了网络中的未知参数.最后,选取实际的激光相位共轭波空间扩展系统作为网络节点进行仿真模拟,验证了同步方案的可行性与控制器的有效性.通过构造具有指数形式的Lyapunov函数,能够有效地调节网络的同步速率.并且获得的同步条件中不包含网络的耦合矩阵项,消除了拓扑切换特性对同步过程的影响,使得网络同步性能更加稳定.

拓扑切换特性光学双稳态离散型网络仿真研究

研究了具有拓扑切换特性的光学双稳态离散型不确定网络与目标信号之间的投影同步问题。将具有拓扑切换特性的离散型网络进行适当的分离配置,并采用主动控制法设计了合适的控制器。进一步构造一个特殊的Lyapunov函数使网络在短时间内达到同步,并获得了参数识别的更新规则。最后,进行数值仿真验证了所设计的控制器的有效性。

多智能体系统拓扑切换和非线性动力学下的自适应编队控制

本文研究多智能体系统拓扑切换和非线性动力学下的编队控制问题。对于一阶系统,提出了一种基于自适应策略的分布式编队控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和非光滑分析,证明跟随者渐近跟踪领导者,并给出了一些充分条件。最后,通过数值仿真分析证明所提出算法的有效性。

基于拓扑切换的生产监控指标可行性定量评估方法

为提高电网公司生产体系运行的稳定性,提出基于拓扑切换的电网生产监控指标可行性定量评估方法。构建生产监控参数模型,在指挥中心整合生产监控的大数据信息,采用智能变电运行支持技术控制生产监控过程,基于此整合生产监控视频信息,构建生产监控指标可行性分析和量化回归分析模型,采用拓扑切换方法,按照统一规范构建视频监控模型,结合电网的管理水平和工作效率特征分布,实现生产监控指标的可行性定量评估。实验结果表明,所提的生产监控指标可行性定量评估方法准确性好,评估模型可靠,提高了电网生产体系的稳定性。

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。

通信拓扑切换下车辆队列分布式多目标预测控制

考虑存在通信拓扑切换的非线性车辆队列多目标编队控制问题,提出一种分布式多目标模型预测控制(multi-objective model predictive control,Mo-MPC)策略.首先,利用邻居车辆状态信息以及与时间相关的图函数构造队列协同控制目标函数,再使用字典序优化描述分布式Mo-MPC问题.然后,采用平均终端等式约束保证各车预测终端状态的收敛性.进一步结合权值矩阵充分条件和兼容性约束,利用切换系统公共Lyapunov稳定性技术保证车辆队列闭环系统的稳定性.同时,为了抑制前车状态误差波动沿着队列传播,使用一类状态误差最大值约束保证车辆队列的L∞弦稳定性.最后,利用两组典型工况的对比仿真结果验证本文策略较传统编队控制策略在经济性能方面的提升.

切换拓扑下多智能体时变编队控制方法

针对通信存在测量噪声和链路频繁断开下的多智能体时变编队稳定控制问题,基于期望编队状态、智能体自身状态和通信拓扑,提出一种切换拓扑下多智能体时变编队控制方法。首先,通过矩阵替换对系统进行降维处理。然后,应用随机微分方程理论和Lyapunov稳定性定理推导出编队系统在普通切换和随机切换下稳定的充要条件以及编队收敛指标。最后,在四个智能体构成的编队和四个备用拓扑的仿真条件下,验证了所提方法可有效保证多智能编队在切换拓扑下的稳定性。相较于普通切换拓扑,随机切换拓扑能更快地将编队误差收敛至10^(-2)以内,效率提高约34.4%。同时编队收敛指标也证实了这一结论,且编队的精确性以及应用范围也要优于普通切换拓扑。