多率采样机制下多智能体动态事件触发二分一致性研究

针对满足细节平衡结构的对抗交互多智能体系统,研究多率采样机制下其动态事件触发二分一致性问题。在多率采样机制下,通过构造一个多率缓存器解决多率采样时序不匹配的问题,设计一类多率观测器便于获得系统的估计状态以实现目标控制。通过引入动态事件触发机制,多率观测器在事件触发时刻广播其状态数据至通信网络中的邻居智能体。每个智能体基于触发时刻的观测器状态信息,利用一组开环估计器以获得连续的智能体状态估计值。在此基础上,设计一个分布式控制协议,利用代数黎卡提方程和李雅普诺夫稳定性理论证明系统可以在细节平衡的多智能体系统通信网络中实现二分一致性,并且排除动态事件触发可能导致的芝诺行为。通过一个包含3种不同采样机制和控制方案的对比仿真,证明了所提控制方案的有效性,表明多率采样机制相较于传统的单率采样机制具有更快和更稳定的收敛性能,并且动态事件触发相较于静态事件触发可以进一步降低触发次数。

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.

欺骗性攻击下基于动态事件触发的网络控制系统的混合H∞和无源故障检测

本文基于动态事件触发研究了受欺骗性攻击的非线性网络控制系统的故障检测问题。利用一个服从伯努利分布的随机变量来描述欺骗性攻击,设计了动态事件触发机制以节省网络资源,构造了相应的Lyapunov函数,得到了滤波误差系统均方渐近稳定且满足混合H∞和无源性能的充分条件。故障检测滤波器参数的设计以线性矩阵不等式的形式给出。最后通过一个数值算例,比较了动态事件触发方案与静态事件触发方案,说明了所提方法的有效性。

动态事件触发机制下的无人艇无模型控制

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型参数未知情况下,所提控制器具有良好的控制性能,可有效降低执行机构和能源消耗,为无人艇轨迹控制的实际应用提供了有效基础。

具有规定性能的多智能体动态事件触发编队控制

针对多智能体系统编队控制过程中面临的性能约束、输入饱和、通信资源受限等问题,研究一类具有规定性能的高阶非仿射多智能体系统编队控制问题,提出一种有限时间动态事件触发编队控制策略。首先利用反步法设计控制律,并引入微分跟踪技术解决“计算爆炸”问题,有效避免对复杂虚拟控制律的求导过程;其次采用模糊逻辑系统估计系统内部的不确定性,通过设计性能函数和饱和补偿系统使得多智能体满足规定瞬态性能并防止输入饱和所带来的影响;随后为了解决通信资源受限的问题,构造一个具有动态阈值的自适应事件触发协议,有效减少控制器与执行器之间的通信量;最后利用李雅普诺夫稳定性理论分析闭环系统的稳定性,保证编队误差将渐近收敛至0且系统中所有信号均有界。采用含有1个领导者和5个跟随者的多智能体模型进行仿真验证,结果表明,在该有限时间动态事件触发编队控制策略下,多智能体系统最终形成以领导者为圆心、跟随者都在圆上的编队队形,且编队误差在规定的范围内演化。

动态事件触发下多智能体系统固定时间一致性

针对具有未知干扰和非线性动态的多智能体系统,研究了它基于事件触发的固定时间一致性问题。在传统的静态事件触发策略的基础上,通过引入一个可调节的动态变量,提出一种基于动态事件触发策略的固定时间一致性协议,给出各个智能体基于状态信息和动态变量的动态事件触发函数,只有当各智能体的测量误差满足给定的触发函数时,事件才会被触发。引入的动态变量是可调节的阈值参数,能够进一步减少事件的触发次数,更有效地利用系统有限的资源。利用图论、固定时间一致性理论和李雅普诺夫稳定性理论推导出系统达到固定时间一致性时,一致性协议和触发函数中的参数需要满足的条件,同时证明了系统不存在芝诺行为。最后,数值仿真结果验证了理论分析的正确性与有效性。

基于周期采样的分布式动态事件触发优化算法

针对无向图下多智能体系统的优化问题,提出一种基于周期采样机制的分布式零梯度和优化算法,并设计一种新的动态事件触发策略。该策略中加入与历史时刻智能体状态相关的动态变量,有效降低了系统通信量;所提出的算法允许采样周期任意大,并考虑了通信延时的影响,利用Lyapunov稳定性理论推导出算法收敛的充分条件。数值仿真进一步验证了所提算法的有效性。

切换拓扑下动态事件触发多智能体系统固定时间一致性

针对有扰动的一阶非线性多智能体系统在切换拓扑下的实际固定时间平均一致性问题,提出了基于动态事件触发机制的固定时间一致性协议.该一致性协议在节约更多资源的情况下,使多智能体系统以更快的速度达到一致.相对于有限时间一致性控制算法,固定时间一致性控制算法的收敛时间不依赖于初始状态,并且可以通过选择合适的控制器参数设定相应的收敛时间上界.通过设计一个包含双曲正切函数的测量误差,证明系统不存在Zeno行为.由于内部动态变量的引入,大量不必要的触发被取消,从而节省能量损耗.最后,通过仿真实验验证算法的可行性和有效性.

无人艇全分布式动态事件触发编队控制

针对通信资源受限的多无人艇(USV)编队控制问题,本文提出了一种动态事件触发数据传输机制以降低通信频率,减少控制算法对系统带宽的占用.首先,基于滑模和自适应控制算法设计一种全分布式编队控制器,使得所有编队成员在保持预设队形的同时能够完成对期望轨迹的跟踪.与现有编队控制器相比,该控制器不需要通信网络的全局信息.然后,基于Lyapunov稳定性理论证明了编队跟踪误差以及所有闭环信号都能达到稳定状态.此外,该算法能够保证触发时间序列不表现出Zeno行为.最后,通过数值仿真验证了全分布式编队控制器的有效性.

动态事件触发机制下多智能体系统固定时间跟踪

针对受扰非线性多智能体系统跟踪控制问题,提出一种基于动态事件触发机制的固定时间积分滑模控制方法。设计与相对状态信息相关的新型积分滑模面且提出分布式控制协议,基于测量误差和滑模面构造动态变量和动态事件触发函数。采用固定时间稳定性原理证明,若选取适当的控制参数则可使多智能体系统在固定时间内实现动态事件触发机制下的跟踪控制,且避免Zeno现象。该控制方案能够有效抑制系统扰动的影响,减少多智能体系统通信和计算资源的消耗,且避免收敛时间对系统初始状态的依赖。仿真结果表明,新提出的动态事件触发控制器使得多智能体系统在固定时间内实现跟踪控制,降低触发频率而节省资源,更适用于实际应用。

基于动态事件触发机制的电弧炉弧流参数建模及控制

国内冶金工业交流电弧炉弧流参数控制存在很大局限性,大多依据经验设定电抗器、变压器和弧流参数等工作点,缺乏全流程弧流参数智能化控制。为解决铍铜合金冶炼全流程弧流参数控制问题,本文从能量角度建立电弧炉冶炼过程多目标优化模型,并在弧流控制全流程引入动态事件触发机制(Dynamic Event-triggered Mechanism,DETMs)对模型进行优化,在电气特性和工艺指标的约束下,制订具有弧流、弧压和电抗协同作用的冶炼控制策略。研究结果表明:①从能量传导角度搭建多目标优化模型符合铍铜合金冶炼过程特点,温度约束条件较为容易观测,在一定程度上反映电弧电阻的动态变化;②引入DETMs解决了模型多个局部弧流变化阶段间的衔接问题,改善了目标值变化滞后导致冶炼时间延长问题;③FCPs触发弧流目标值的效果优于人工\时序触发机制,组成了具有较强的跟踪能力和鲁棒性能的弧流控制系统,实现了弧流目标值超前变化、局部稳态阶段耗时缩短。

动态事件触发下一般线性多智能体系统完全分布式一致性控制

针对事件触发下一般线性多智能体系统一致性问题研究中,现有算法多采用静态触发方式、一致性协议设计中存在全局信息、无法实现完全分布式控制的问题,提出一种基于动态事件触发的一致性协议。通过引入时变耦合权重自适应地调整图的标量增益,实现一致性问题的完全分布式求解。针对事件触发控制中需要持续检测触发条件的问题,引入基于个体的状态估计器,用于在触发间隔期内对自身状态进行估计,减少了智能体间的通信次数。基于所选择的Lyapunov函数,设计一种耦合系统状态估计值、测量误差和自适应参数的动态触发函数,显著地减少了系统的触发次数、降低了系统的能耗。数值计算表明所提一致性协议能够实现渐近一致性,且不发生Zeno行为。仿真结果表明所提协议能有效降低系统能耗、节省通信资源。

基于动态事件触发机制的双通道时延网络预测控制

本文针对传感器-控制器通道和控制器-执行器通道均存在时延的网络控制系统(NCSs),研究了在动态事件触发机制(DETM)下基于模型的网络预测控制(NPC)问题。通过在静态事件触发机制(SETM)中引入一个内部动态变量,设计了双通道动态事件触发机制,采用龙伯格观测器对系统状态进行估计,提出了基于模型的网络预测控制方法主动对双通道网络时延进行补偿,根据Lyapunov稳定性理论,给出了网络控制系统渐进稳定的充分条件,通过数值仿真验证了所提方法的有效性。

一种基于动态事件触发的分布式优化算法

针对多智能体系统优化问题,提出一种基于动态事件触发机制的分布式优化算法.基于李雅普诺夫函数方法设计一种新型的动态事件触发控制器,相较于传统静态事件触发控制方法,所提出算法可有效降低多智能体间通信负担以及控制器计算负担.此外,利用周期采样信息进行事件触发条件设计,可避免智能体连续检测事件触发条件,并可消除Zeno现象.通过数值仿真验证了算法的有效性.

基于动态事件触发的综合能源微网一致性控制方法的研究

针对现有基于静态触发机制的一致性控制方法具有较高通信频次冗余问题,提出基于动态事件触发的分布式能量枢纽(EH)协同控制方法。设计事件触发通信机制,动态调节触发阈值,快速响应不确定性扰动,减少通信冗余并减轻计算负担;依据综合能源微网(IEM)能量网络特点,设计能量枢纽一致性控制方法,实现存在不确定扰动情况下电、热负荷功率同步跟踪期望目标,系统频率和管道压力波动限制在允许范围内;提出基于等成效增量比原理的协同控制方法,计及能源价格影响,实现各能量枢纽以最小经济成本运行。仿真结果表明,所提控制方法可实现综合能源微网电、热复合能源协同优化运行。

基于观测器的周期拒绝服务攻击网络化系统动态事件触发控制

针对具有周期拒绝服务(DoS)攻击的网络化系统,设计一种基于观测器的具有动态事件触发策略的控制器.首先,通过DoS攻击对网络化系统的影响建立了DoS攻击模型,采用切换系统的方法,将具有DoS攻击的网络化系统分为DoS攻击活跃子系统和DoS攻击休眠子系统.对不可测的系统状态设计状态观测器,通过在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计了动态事件触发机制.利用动态事件触发序列设计基于观测器状态的控制器,同时,为保证系统在DoS攻击活跃期间子系统的稳定性,将当前最后一次成功触发状态作为DoS攻击活跃的控制信号,通过引入两个辅助函数得到闭环增广系统.其次,依据Lyapunov稳定性理论、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到两个切换子系统稳定充分条件,在此基础上引入DoS攻击限制得到具有LMI形式的切换系统渐近稳定的充分条件,同时给出了状态观测器、控制器和动态事件触发协同设计的参数.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.

具有DoS攻击非线性网络的动态事件触发控制

针对非线性网络控制系统存在的拒绝服务(DoS)攻击设计一种具有动态事件触发策略的H;安全控制器.首先,将DoS攻击引起的丢包影响作为触发条件的不确定性,针对这个不确定性以及在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计动态事件触发机制,在此基础上设计具有H;性能的安全控制器.然后,考虑网络通道中网络诱导时延对系统的影响,建立能够体现时延上下界信息的Lyapunov-Krasovskii泛函,依据Lyapunov稳定性理论、Young’s不等式、Schur补引理、单边Lipschitz条件、二次内有界和动态事件触发条件推导出系统存在安全控制器的条件,继续利用一些特殊导数,将双线性矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式,从而实现触发参数与反馈增益的协同设计,同时保证存在DoS攻击的安全性能.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.

延时和切换拓扑下多智能体系统动态事件触发一致性

研究了具有延时和切换拓扑的一般线性多智能体系统动态事件触发一致性问题。在实际系统中,传统的触发方式并不能有效地节约网络资源,在事件触发机制的基础上,通过引入动态变量提出了动态事件触发机制。使所设计的事件触发条件可以根据系统的运行状态进行动态调整,从而减少控制更新的频率。在时延控制输入、切换拓扑及动态事件触发下,建立了闭环控制系统的数学模型。依据李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式理论,使用Lyapunov函数证明了动态事件触发控制下多智能体系统的一致性。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。

网络攻击下不确定多智能体动态事件触发一致性

研究了网络攻击下具有不确定性多智能体系统动态事件触发一致性问题。传统的事件触发机制无法通过改变触发规则来有效地节约网络资源。通过引入动态事件触发机制,利用该机制的动态变量使设计的事件触发条件可以根据系统的运行状态进行动态调整,从而降低控制更新的频率。在时延控制输入、网络攻击及动态事件触发下,建立了闭环控制系统的数学模型。根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式理论,证明了动态事件触发控制下多智能体系统的一致性。最后,通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。

双端动态事件触发下信息物理系统输出反馈H_(∞)控制

研究了具有双端动态事件触发策略的信息物理系统动态输出反馈H_(∞)控制问题.首先,将闭环系统建模为具有两个区间时变延迟的线性系统,分别在传感器-控制器和控制器-执行器信道的事件触发策略中引入内部动态变量,建立异步动态事件触发策略的通信机制,通过扩大事件间隔来减少信道中的数据传输量.其次,为了保证闭环系统的稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,推导得出满足系统H_(∞)性能的渐近稳定性判据;基于这一稳定判据,实现了动态输出反馈控制器和动态事件触发策略的协同设计.此外,证明了事件触发策略下最小触发时间间隔正标量下界,从而排除了Zone现象.最后,用卫星系统的例子说明了所提策略的有效性.