通信时延约束下的多智能体系统动态事件触发编队方法

针对智能体通信时延和能源损耗问题,研究了带有时延和切换拓扑的二阶多智能体系统动态事件触发编队控制方法。在考虑通信时延的基础上,设计了一种动态事件触发机制,通过动态调整事件触发条件,使系统能够根据实时状态进行控制。根据该控制方法,建立了时延控制输入、切换拓扑和动态事件触发下闭环控制系统的数学模型,并利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式理论证明了其稳定性。仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法可以避免大量的触发,节约了网络资源,并提高了多智能体系统的收敛性能。

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.

离散时间多智能体系统间歇事件触发输出一致性

对离散时间多智能体系统间歇事件触发输出一致性进行了研究。首先,结合间歇控制和事件触发机制,针对离散多智能体系统提出一个输出一致性控制协议。然后,构造误差系统,基于Lyapunov稳定性理论得到了依赖于网络的Laplacian矩阵和系统增益的输出一致性条件,实现离散时间多智能体系统间歇事件触发输出一致性。最后,利用具体的仿真例子对结果的有效性进行分析验证。

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.

模型不确定的时滞多智能体系统容错一致性控制

针对受到外界能量有限干扰情形下的模型不确定时滞多智能体系统,研究了任意智能体可能的失效故障下的容错一致性问题.首先,通过矩阵变换法将具有时滞的模型不确定多智能体系统容错一致性问题转变为闭环故障系统的渐进稳定性问题;其次,利用Lyapunov稳定性理论,设计任意执行器可能发生故障下的容错一致性控制器.在此基础上,推证出在有向通讯拓扑情况下受到外界能量有限干扰的模型不确定滞后多智能体故障系统,基于线性矩阵不等式(LMI)的容错一致性充分条件,以实现系统的位置与速度状态信息趋于一致.最后,使用6个智能体组成的无领导者系统模型进行仿真,验证所提出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。

输入饱和下广义多智能体系统半全局输出包围控制

在有向通信拓扑下研究了具有输入饱和离散广义多智能体系统的半全局输出包围控制问题.首先,将原问题转化为具有分布式观测器的输出调节问题.其次,基于参数离散Riccati方程得到广义系统的显式解,避免对广义系统进行受限等价分解.然后,基于分布式状态观测器和输出调节器,构造了半全局输出包围控制协议,选择合适的Lyapunov函数给出了系统稳定性的充分条件,并证得在所设计的控制协议下,所有跟随者的输出能够收敛到由领航者所形成的凸包内.最后,通过数值仿真验证了所提出的分布式控制协议的有效性.

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.

基于输出反馈的多智能体系统的动态事件触发一致性控制

研究针对非线性多智能体系统中的领导跟随一致性控制问题,提出了一种基于输出反馈控制和动态事件触发通信机制的解决方案。设计了一种基于事件的分布式协议,利用智能体相关的输出测量值和来自邻近智能体的信息,同时开发了2种动态事件触发机制:用于将传感器数据发送到控制器的通道中的动态事件触发通信和用于向执行器发送控制器指令的通道中的动态事件触发控制器更新。该协议有效地解决了多智能体系统的领导跟随一致性控制问题,并且排除了2个通信通道中的Zeno行为。

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.