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。

基于事件触发的切换正系统稳定性分析

针对一类包含稳定及不稳定子系统的切换正系统,提出了一种基于事件触发的状态依赖切换机制,研究其稳定性问题。首先,设计了综合事件触发与驻留时间的切换信号。然后,利用多李雅普诺夫函数分析方法,给出了系统全局渐近稳定的充分条件。与传统的基于时间和状态的切换方法相比,事件触发机制的引入可以明显减少切换次数和资源的浪费,同时事件间隔参数的设计可以避免芝诺现象。最后,采用数值仿真实例验证上述切换方法的可行性和有效性。

离散时滞切换系统的无记忆状态反馈镇定

针对一类子系统为离散时滞系统的切换系统,研究了稳定性与无记忆状态反馈镇定问题.采用多李雅普诺夫函数法,首先以线性矩阵不等式形式给出了在任意切换信号作用下离散时滞切换系统渐进稳定的一个充分性条件;然后给出了系统无记忆状态反馈镇定的控制器设计方案,并将结果推广到不确定离散时滞切换系统;最后用仿真算例验证了所提出设计方案的可行性.

一类离散时间切换混杂系统鲁棒控制

由于切换规则的存在使得切换混杂控制系统的稳定性研究变得极为复杂,如何针对给定的系统设计适当的控制器和切换规则没有统一的方法.本文考虑一类线性不确定离散时间切换混杂系统的鲁棒二次镇定和渐近镇定问题.利用公共李雅普诺夫函数方法和多李雅普诺夫函数方法,分别设计了切换混杂系统鲁棒状态反馈控制器和鲁棒输出反馈控制器,保证了切换混杂系统的二次稳定性和渐近稳定性.仿真结果验证了所提算法的正确有效性.

跳变参数下柔性机械臂的切换H_∞滑模控制

探讨一类柔性机械手臂在负载跳变时的跟踪控制问题。用切换模型中的切换信号表示由负载切换带来的参数跳变,建立柔性机械臂模型。依据奇异摄动法将柔性机械臂分解为快变、慢变系统,再分别对这2个系统进行设计。为实现慢变系统对目标轨迹的跟踪,采用多李雅普诺夫函数及平均驻留时间方法为慢变系统设计切换滑模控制器。针对快变系统中的振动问题,则采用共同李雅普诺夫函数方法及参变系统设计方法设计振动抑制控制器。该方法通过柔性双连杆机械臂进行仿真,结果表明,柔性机械臂可在负载跳变下,实现目标轨迹的渐近跟踪,而且能有效地抑制弹性振动。

一类参数不确定切换Lurie系统鲁棒稳定性分析

针对一类子系统皆为Lurie系统并且参数具有不确定性的非线性切换系统,研究了使该参数不确定非线性切换系统鲁棒稳定的问题。利用线性矩阵不等式方法,求解出每个子系统的李雅普诺夫函数,再利用多李雅普诺夫函数方法,给出使这一类非线性切换系统鲁棒稳定的条件,并利用MATLAB仿真软件求解出所需的多个李雅普诺夫函数和其他参数。数值仿真结果证明,该文方法可以使这一类非线性切换系统渐近稳定。

一类切换系统的动态输出反馈控制器设计

针对一类非线性扰动项不满足匹配条件的不确定切换系统鲁棒动态输出反馈镇定问题,采用单李雅普诺夫函数方法和变量替换方法,研究了状态矩阵和控制输入矩阵同时带有未知、时变但有界的不确定性,且有外界干扰的切换系统,给出了不确定切换系统鲁棒可稳的充分条件。仿真结果表明,所设计的动态输出反馈控制器及相应的切换策略保证了闭环系统渐近稳定。

一类非线性切换系统鲁棒H_∞可靠控制

为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响,使系统具有抗干扰性和可靠性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题.首先,系统所有矩阵同时含有参数不确定性,并且系统也存在未知非线性扰动.当执行器存在故障时,基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器,使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标.最后,通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器.仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的.

线性切换系统的稳定性分析

文章介绍了分析切换系统稳定性的统一李雅普诺夫函数法、多李雅普诺夫函数法,指出这些方法的各自特点。在此基础上提出一种新的切换系统稳定性分析方法,在各子系统是稳定的前提下,对于给定的切换序列,若切换至各子系统的时间大于子系统所对应的最小滞留时间时,则切换系统是稳定的,并举例说明该方法的应用。

切换对称组合系统的稳定性

首次提出了切换对称组合系统的概念,研究了此类系统在任意切换下渐近稳定的条件,同时分别利用多李雅普诺夫函数方法和单李雅普诺夫函数方法,给出使切换对称组合系统渐近稳定的切换律,利用切换对称组合系统的结构特点,使其切换律的设计条件得到简化。

不确定非线性切换系统鲁棒容错H_∞控制与仿真

为了克服外部扰动与执行器失效对切换系统的不良影响,使系统具有可靠性和抗干扰性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了鲁棒容错H∞控制器设计与切换问题。假设系统中存在外部扰动,并且所有的矩阵同时带有未知、时变和范数有界的不确定性。当有执行器失效,并使得每个子系统均不能镇定的情况下,利用线性矩阵不等式技术和多李亚普诺夫函数法设计γ次优鲁棒H∞反馈容错控制器和切换策略,保证切换系统能全局二次稳定并且满足H∞性能指标,对得到的γ次优鲁棒H∞容错控制器进行优化,通过变量替换法获得了γ最优鲁棒H∞容错控制器。仿真结果表明,在执行器正常工作和一些执行器发生失效时,容错控制器和切换策略是有效的。

非线性切换系统鲁棒非脆弱控制器设计与仿真

针对外部扰动与控制器增益摄动对切换系统不良影响的问题,研究了一类不确定非线性切换系统的鲁棒非脆弱H∞保性能控制问题;假设系统存在外部扰动和参数不确定性;提出利用公共李亚普诺夫函数法和线性矩阵不等式技术,给出当控制器存在加性摄动与乘性摄动时,鲁棒非脆弱H∞保性能控制器存在的充分条件,设计的控制器保证切换系统在任意切换规则下能全局二次稳定并且满足H∞性能指标和成本函数性能上界;最后,通过建立和求解凸优化问题得到鲁棒非脆弱H∞最优保性能控制器存在的充分条件。仿真结果表明了控制器的有效性。

切换系统稳定性研究综述

过去的几十年中,针对切换系统的研究广泛而深入并取得了丰富的成果。本文旨在对该方向的稳定性分析与镇定控制设计、可控可达性等方面提出新的认识。切换手段作为一种"离散控制器"的认识,已越来越被认可。针对这种"控制器"设计方面的研究成果进行分析,为研究者提供新的思路。

一类离散时滞切换系统的稳定性分析

对一类子系统含有离散时滞项的切换系统,研究了其渐近稳定的问题。通过引入一个矩阵,将受约束的二次型转换为不受约束的二次型,然后利用多Lyapunov函数法得出了这类切换系统渐近稳定的一个充分条件。最后通过一个仿真算例,验证了所得结论的正确性。

切换循环组合系统的基本性能分析

切换循环组合系统具有广泛的实际背景,生物学中的“超循环”是其中之一.本文研究了这种切换系统在任意切换律下的二次稳定性,循环矩阵的结构特征为解决这个问题提供了有效的方法.此外,拟循环组合系统,一种扩展的循环组合系统,也作为本文研究的对象,给出这种组合系统的简化降阶方法.最后,针对切换循环组合系统的仿真算例验证了文中的主要结果.

一类切换系统的稳定性分析与镇定控制

利用基于切换二次Lyapunov函数的存在性证明切换系统的渐近稳定性,研究了一类离散时间切换系统的稳定性分析与镇定控制问题.对一些子系统的状态分区采用外部的椭圆体或者退化的椭圆体加以近似,因而能够利用S-Procedure降低方法的保守性.指出切换系统稳定性的证明及状态反馈控制器的设计都可看作线性矩阵不等式(LMI)的可行性问题而进行有效的求解.

一类切换系统的鲁棒状态反馈控制

考虑了一类非线性不确定切换系统的鲁棒状态反馈稳定问题,不确定项包含了系统矩阵的摄动以及满足匹配条件和不满足匹配条件三部分.对于给定的不确定切换系统,研究了其二次稳定和渐近稳定问题.基于公共李雅普诺夫函数方法,以矩阵不等式的形式给出了非线性切换系统鲁棒状态反馈稳定的若干充分条件.仿真结果验证了文中结论的正确有效性.

分段可压缩路径的切换优化算法

针对切换控制系统可渐近稳定的充分条件的难题,提出了一种分段可压缩路径的搜索算法。分析了压缩路径的切换控制规律,并对常规可压缩路径的切换控制进行了优化,提出了最短和加权平均可压缩优化路径算法及峰值控制优化算法。通过实例Matlab程序仿真寻找可压缩路径的优化参数,比对切换实验数据,演示不同优化算法下的切换率稳定和收敛状况。

广义切换系统的脉冲性质及其稳定性

广义切换系统是一类重要的混杂动态系统,有着广泛的实际背景。研究了广义切换系统由于非一致的初始条件引起的状态跳变问题,同时讨论了一致初始条件和非一致初始条件下广义切换系统解之间的关系。广义切换系统的每个子系统具有不同的代数约束条件,这类广义切换系统的特点是在每一个切换时刻都有脉冲影响作用于系统。将标称切换系统的多李雅普诺夫方法应用于该类带有脉冲作用的广义切换系统,对每一个子系统,引入类李亚普诺夫函数(Lyapunov-like Function),基于类李亚普诺夫函数和多李亚普诺夫函数方法,得到了系统稳定的充分条件。

一类非线性切换系统的输入状态稳定性

基于李雅普诺夫函数方法,给出了无激励非线性切换系统一致有界和一致最终有界的充分条件.对具有任意有界输入的非线性切换系统,分析并给出了输入状态稳定性的充分条件,通过一个数值例子说明了研究结果的有效性.