动态约束下船舶固定时间非奇异滑模包容控制

为了解决动态约束下的无人船鲁棒包容控制问题,以固定时间稳定性理论为基础,结合预设性能函数和滑模控制技术,提出一种固定时间非奇异滑模鲁棒包容控制律。首先,设计固定时间扩张观测器,对速度不可测以及集总不变项进行估计。然后,通过设计性能函数实现对包容跟踪偏差的约束,结合转换函数转换成无约束问题对包容控制偏差进行约束控制。进一步,构造非奇异滑模面并设计固定时间趋近律,实现跟随船在固定时间内收敛至虚拟领导船张成的凸包内。最后,利用固定时间稳定性理论证明系统误差在固定时间内收敛于平衡点。仿真结果说明,所提控制律可以使多无人船在固定时间内形成高精度且稳定的编队形式并且在设置的预设性能下实现包容控制偏差的收敛。

动态自触发通信下多智能体输出反馈包容控制

针对群系统通信网络带宽受限问题,提出一种动态自触发通信下有向高阶非线性多智能体输出反馈包容控制方法。首先,针对群系统通信网络带宽受限问题,提出一种新型动态自触发通信机制。与传统事件触发通信机制相比,所提出的动态自触发通信机制具有更大的触发阈值,且无需连续监测系统状态信息,进一步节省系统通信资源和传感器资源。其次,为所有智能个体设计输出反馈控制协议,驱使所有跟随者收敛到由多个领导者围成的动态凸包中,从而实现网络的多领导者包容控制。最后,以高超声速飞行器群系统为例,验证了控制方法的有效性和理论分析的正确性。

基于齐次系统理论的多船有限时间饱和包容控制

针对多领导者船舶编队控制问题,本文基于齐次系统有限时间稳定性理论,利用特定饱和约束函数,提出一种数学形式简化的有限时间饱和包容控制策略,实现船舶在有限时间内收敛于由虚拟领航船张成的凸包内,并保持其姿态镇定。将船舶模型化为积分形式,利用自身状态信息以及其他船舶的状态信息,提出一种饱和包容控制律;考虑闭环系统的非齐次性,综合图论知识、Lyapunov稳定性理论以及齐次系统稳定性理论等方面内容,从理论上证明编队系统中所有状态变量能够在有限时间内收敛;仿真结果证明了所提控制策略的有效性。

二阶系统包容控制算法及其收敛速度分析

针对具有多领航者的二阶系统分布式协同控制问题,提出了一种一般性的包容控制算法,并基于控制增益系数和系统信息拓扑拉普拉斯矩阵的特征值给出了系统收敛的充分必要条件.在此基础上,进一步研究了控制增益系数和系统信息拓扑对系统收敛速度的影响,给出了取得极大收敛速度的控制增益系数解析表达式,并利用Weyl定理证明了增加系统中的信息链路可以提高系统收敛速度.最后,系统仿真验证了所得结论的正确性.

非线性多智能体网络的分布式包容控制

针对具有本质非线性动态的多智能体网络,研究分布式包容控制问题。假设只有部分个体已知领航者信息,依据相对位置和速度信息设计分布式控制律。基于代数图论、矩阵理论和Lyapunov稳定性分析方法,得出非线性网络实现渐近包容控制的充分条件。当跟随者之间有向强连通且每个跟随者都至少存在一个领航者与其通信,可选取合适的控制增益使得跟随者渐近收敛到由多个领航者所围成的静态凸包中。仿真实例验证了理论分析的正确性和有效性。

含时延的多智能体系统的多静态领导者包容控制

对基于有向固定拓扑的多静态领导者的多智能体系统的包容控制问题进行研究。在系统中智能体之间信息传递存在固定通信时延的情况下,应用拉普拉斯变换技术分别研究一阶和二阶连续时间多智能体系统,通过对系统传递函数的稳定性分析而求取系统状态稳定条件,并应用终值定理,最终得到了保证系统实现包容控制的时延限制条件,最后用仿真验证了该结论的有效性。

带有不匹配干扰的二阶多自主体系统有限时间包容控制

针对多自主体系统群集运动问题,本文研究了带有不匹配十扰的二阶系统有限时间包容控制.运用现代控制理论,设计了非线性观测器,对系统未知状态和十扰进行估计.在状态估计的基础上,构建了基于干扰观测器的多自主体系统的协同控制算法.应用代数图论和齐次性理论等方法,分析了二阶多自主体系统有限时间包容控制.数据仿真中应用基于观测器的包容控制算法,使得系统的运动状态最终都收敛到由多个领导者所围成的目标区域中,验证了本文结果的有效性.

联合连通拓扑下的二阶多自主体系统有限时间包容控制

针对具有多领航者的二阶网络化系统群集运动问题,提出了一种有限时间收敛的包容控制算法。在此基础上,运用现代控制理论、代数图论和矩阵论等分析工具对所提出的控制算法进行理论分析,得到了当通信拓扑为动态联合连通时,二阶网络化系统在有限时间内实现群集运动的收敛条件。通过此包容控制算法,使得系统在静态拓扑和联合连通条件下均在有限时间内收敛到目标区域内。最后,应用系统仿真验证了所得结论的正确性。

基于迭代学习算法的偏微分多智能体系统的包容控制

该文研究一类偏微分多智能体系统的包容控制问题,该类系统是由二阶抛物型或二阶双曲型偏微分方程构建而成.基于网络拓扑结构,依据跟随者系统的输出形式,设计了P型迭代学习律,得到了系统基于迭代学习稳定性意义下的收敛性条件.利用压缩映射原理,证明了两类系统的包容误差在有限时间区间内随迭代次数的增加于L^(2)空间中收敛到零.最后,仿真算例验证了理论分析的正确性.

复杂二阶多自主体系统的群集包容控制运动

研究了具有多个领航者的动态多自主体系统的包容控制问题,提出了多自主体系统的群集运动控制算法.利用Lyapunov稳定性理论、有限时间收敛性理论、齐次性理论和线性矩阵不等式等分析工具,对动态网络化系统进行了稳定性分析,得到了动态多自主体网络包容控制的有限时间收敛性的判定条件.实验结果表明,在多个领航者的引导下,动态自主跟随者在有限时间内可以快速收敛到由领航者所围成的几何区域内,从而实现了动态多自主体系统的群集运动的快速收敛.

随机脉冲协议下的多智能体系统的包容控制

文章研究了随机脉冲协议下的多智能体系统的包容控制问题,即跟随者能够在一定状态下收敛到由多个领导者组成的凸包上,这里随机脉冲被用来描述脉冲控制过程中的随机控制效果。假设脉冲协议是时间触发的,研究了多智能体系统在随机拒绝服务(Denial of Service,DoS)攻击下的脉冲包容控制问题,即当脉冲控制受到随机拒绝服务攻击时,提出一种时变概率来描述每个脉冲控制系统遭受拒绝服务攻击的可能性,并获得了确保包容控制在期望意义上实现的充分条件。

基于分布式自适应方法的多智能体系统的包容控制

研究一般线性多智能体系统在有向固定拓扑结构下的包容控制问题,提出一种新的完全分布式的自适应控制协议。利用矩阵理论将原系统转换成误差系统,再利用Lyapunov方法分析误差系统的稳定性问题,得到了多智能体系统包容控制问题可解的充分条件。该协议的参数设计不依赖任何全局信息,仅利用自身和邻居智能体的相对状态信息,有效地驱使所有跟随者的状态渐近收敛到领导者相应状态所形成的凸包内。仿真实例验证了理论结果的有效性。

数据驱动的多智能体网络鲁棒包容控制

针对输入受限的受扰多智能体网络,提出具有领航层、估计层、控制层和跟随者层的新型鲁棒包容控制方案.首先,设计有限时间估值器获得跟随者的期望状态,然后基于包容误差引入非均方折扣代价函数,从而将鲁棒包容控制问题转换成受限最优控制问题.并应用Laypunov拓展原理证明得到的最优控制策略使得网络实现一致最终有界稳定.在系统动态完全未知的情况下,采用提出的积分增强学习算法和执行器–评价器结构,在线得到近似最优控制策略.仿真结果验证了理论方案的有效性和可行性.

欠驱动无人船非奇异固定时间鲁棒包容控制

针对外界干扰下的欠驱动无人船包容控制问题,提出一种新型非奇异固定时间滑模控制策略.整个控制器设计过程分为运动学回路设计和动力学回路设计.在运动学回路设计中,利用图论知识和固定时间稳定性理论设计非奇异固定时间分布式虚拟控制律,使得所有跟随船在固定时间内收敛于领导船张成的凸包内;在动力学回路设计中,为实现对虚拟控制律的跟踪控制,利用固定时间滑模控制法设计鲁棒包容控制律.最后,证明系统跟踪误差在固定时间收敛于平衡点,且与船舶的初始状态无关.仿真结果验证了所提出控制策略的有效性.

全局信息未知的多智能体自适应容错包容控制（英文）

研究一类带有执行器故障并且全局信息未知的多领航者多智能体系统包容控制问题,其中执行器故障包括失效、卡死和中断。针对未知的全局信息问题,即Laplacian矩阵的最小特征值未知,通过自适应技术在线估计了控制器的耦合增益,进而设计鲁棒容错控制器实现跟随者的状态跟踪误差在不确定性、扰动、非线性动态和故障同时存在的情况下的稳定性,并给出一个仿真算例来验证所提出的方法的有效性。最终保证了跟随者的状态跟踪误差的渐近稳定性,即所有的跟随者状态轨迹能够跟踪到多个领航者所形成的凸包区域内。

含时变时延的多智能体的包容控制器设计

针对一类含时变通讯时延的多智能体系统,基于时滞依赖法提出了其在有向网络拓扑下的一类包容控制器设计的方法,该设计能有效地驱使多智能体系统中所有跟随者的状态渐近一致地收敛到领导者运动过程中形成的几何凸包.结合李亚普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,推导了多智能体系统包容控制率存在的充分条件,并将包容控制器的设计最终转化成求解线性矩阵不等式可行解的问题.结果表明,该方法对多智能体系统中的时变通讯时延具有良好的补偿效果.最后通过仿真算例验证了此方法的有效性和可行性.

二阶有向网络的鲁棒有限时间包容控制

在考虑非线性干扰和跟随者速度不可测的情况下,研究二阶有向网络的有限时间估计和鲁棒包容控制问题.提出含有估计层、控制层和跟随者层的新型分布式控制结构.应用有限时间稳定性理论和等效输出注入的思想,设计幂次估计器和滑模估计器,并给出网络误差的有限时间估计.进而采用齐次理论和滑模方法设计非光滑控制协议,驱使跟随者在有限时间内收敛并保持在领航者所构成的动态凸包中,且有效抑制干扰.仿真结果验证了理论分析的正确性.

基于零和博弈的多智能体网络鲁棒包容控制

针对受扰非线性多智能体网络,研究分布式鲁棒包容控制方法.采用微分博弈理论将有界L2增益包容控制问题描述成多玩家零和博弈问题.对于每个跟随者,当至少有一个领航者与其存在有向路径通信时,基于局部邻居信息定义每个跟随者的性能指标,从而得出包容误差L2有界且零和博弈解存在的结论.在系统动态完全未知的情况下,采用积分强化学习算法和执行-评价-干扰网络,在线得到近似最优策略.仿真结果表明了所提出方案的有效性和正确性.

带有不匹配干扰的多智能体系统有限时间积分滑模控制

针对动态多智能体系统协同控制问题,本文研究了带有不匹配干扰的二阶多智能体系统的有限时间包容控制,提出了基于非线性积分滑模控制(Integral sliding-mode control, ISMC)的复合分布式包容控制算法.首先利用Lyapunov稳定性和齐次性定理,分析了未受扰系统的有限时间包容控制问题;然后针对存在不匹配干扰的多智能体动态系统,设计非线性有限时间干扰观测器估算智能体的状态和干扰,提出基于干扰观测器的复合分布式积分滑模控制协议,结合现代控制理论和滑模控制理论,研究了带有不匹配干扰的多智能体系统有限时间包容控制问题.最后数值仿真证明了控制算法的有效性.

一种具有多领航者的姿态协同控制算法

针对姿态角信息拓扑为无向图且角速度信息拓扑为有向图的情况,提出了一种基于相对姿态角和相对角速度信息的包容算法,利用代数图论理论,分析了姿态包容控制对角速度信息拓扑的约束条件.并针对无法获取相对角速度信息的情况,提出一种含角速度阻尼的控制策略,利用李雅普诺夫方法证明了该算法能够实现包容控制.系统仿真验证了所得结论的正确性.