有向拓扑下多无人机系统编队跟踪控制

针对分布式群系统编队控制问题,提出一种有向拓扑条件下的分布式编队控制方法。首先,通过在控制协议中引入辅助函数,利用变量代换,将编队控制问题简化为自治系统的稳定性问题,使得复杂的控制问题简单化。其次,通过求解线性矩阵不等式设计控制增益矩阵,形式简单,求解复杂度低。然后借助李雅普诺夫方法分析系统的稳定性。仿真实验表明,多无人机系统在分布式控制协议下,能够有效实现编队跟踪控制。

基于有向拓扑势的用户角色分析方法

真实世界中存在大量有向、加权、动态的网络。针对有向加权网络的节点角色分析问题,提出了一种基于有向拓扑势的节点角色分析方法,该方法根据节点的行为模式及局部影响力将节点划分成4种角色。然后介绍了基于节点角色的动态网络演化分析方法,它能对角色行为进行动力学建模,展示了随时间连接模式的变化,并能检测较大影响的事件。实验结果表明,本方法能有效估计节点角色并检测动态网络的演化。

有向拓扑图下基于脉冲协议的离散非线性多智能体系统一致性

本文就有向拓扑图下基于脉冲控制的离散非线性多智能体系统一致性问题进行了研究.首先给出了一定的数学准备并将该一致性问题转化为了一个误差系统的稳定性问题.根据递推方法,得出了保证该多智能体系统收敛的充分条件.该条件揭示了在脉冲协议下,控制增益、脉冲间隔以及有向拓扑图结构之间的复杂关系.

基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法

提出的基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法,主要是通过安装在线路上的故障指示器检测到短路或接地故障,并把故障信息上传到主站系统,主站会结合终端安装位置和线路实际情况生成具有方向性的拓扑结构,并通过矩阵算法和时间延时方法来判断出故障位置,并且充分考虑了只有一只指示器上报故障、漏报和误报等容错机制,最终把故障位置发送给现场运维人员的过程。方法提高了最终判断结果的准确性,实现了快速定位及缩短了故障排查时间,达到了提高供电可靠性的目的。

基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法

本文提出的基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法,主要是通过安装在线路上的故障指示器检测到短路或接地故障,并把故障信息上传到主站系统,主站会结合终端安装位置和线路实际情况生成具有方向性的拓扑结构,并通过矩阵算法和时间延时方法来判断出故障位置,并且充分考虑了只有一只指示器上报故障、漏报、误报等容错机制,最终把故障位置发送给现场运维人员的过程。该方法提高了最终判断结果的准确性,实现了快速定位及缩短了故障排查时间,达到了提高供电可靠性的目的。

基于有向通信拓扑的高阶分布式一致性算法

为了提高有向通信拓扑下分布式一致性算法的收敛速度,提出了一种基于有向通信拓扑的高阶分布式一致性算法。该算法通过有向单跳通信,利用有向二跳邻接节点的前多步信息提高分布式一致性算法的收敛速度。对有向通信拓扑下该算法的收敛性能和收敛速度进行了分析和仿真比较。结果显示,该算法在满足一定条件下能收敛到初始状态的平均值,与其他同样利用二跳邻接节点信息的一致性算法相比,具有通信量小、收敛速度更快的特点,但是能容忍的最大通信延时变小。

信道衰落下多智能体系统有限时间一致性控制

针对带有信道衰落下二阶多智能体系统的有限时间一致性跟踪问题,文中提出了基于滑模策略的分布式控制算法。根据智能体的拓扑结构搭建数学模型构造了随机信道衰落影响下的一致性误差函数,基于误差函数设计一致性协议将系统的一致性问题转化为跟踪误差系统的稳定性问题。设计了指数型非奇异终端滑模面,结合Lyapunov稳定性理论和滑模控制理论分析了误差系统的有限时间稳定性和滑模可达性。采用1个领导者和4个跟随者的多智能体模型进行仿真实验,结果显示4个跟随者可以准确跟踪领导者,达成系统跟踪一致性,且在10 s时其误差函数曲线也趋于0,证明了控制策略的有效性。

基于自适应通信拓扑四旋翼无人机编队重构控制

针对四旋翼无人机编队重构协同控制问题,基于切换通信拓扑结构的积分滑模控制(ISMC)方法进行了研究。根据四旋翼无人机间的通信拓扑关系以及编队重构特性,建立了四旋翼无人机编队模型。针对编队重构过程中可能出现的通信可靠性问题,提出了通信拓扑切换条件,结合积分滑模控制理论对切换通信拓扑条件下的协同控制器进行设计,并结合切换系统理论对编队系统稳定性进行了证明。仿真结果表明,无人机编队系统在编队重构过程中采用切换通信拓扑结构以及滑模控制方法能保证系统的稳定性,验证了方法的有效性。

有向拓扑条件下有限时间收敛协同制导律设计

针对多导弹打击地面固定目标问题,基于图论知识和滑模控制理论,提出了一种有向拓扑条件下有限时间收敛的三维协同制导律。制导律可使各导弹的打击时间趋于一致,同时满足导弹终端高低视线角和方位视线角约束。建立了弹目三维相对运动模型,并对时间协同制导问题和角度协同制导问题进行了描述。通过对协同制导问题的分析,将制导问题分为视线方向和视线法向两个通道分别进行考虑。在视线方向上,选取相邻导弹间的距离误差和接近速度误差为状态变量,设计时间协同制导律,并证明了制导律在具有有向生成树的有向拓扑条件下,可使各导弹打击时间在有限时间内趋于一致;在视线法向上,考虑高低视线角和方位视线角之间的耦合关系,设计三维角度约束制导律,通过理论证明了制导律的有限时间收敛性。设置了典型仿真条件进行了仿真,仿真结果显示制导律具有较高的制导精度,可在有限时间内满足时间协同和角度协同要求,验证了制导律的可行性。

有向网络拓扑下非线性多智能体系统的固定时间包含控制

针对具有本质非线性动态的多智能体系统,研究固定时间的包含控制问题.假设只有部分跟随智能体能够直接获取领导智能体的状态信息,而且跟随智能体的通信拓扑是有向的,设计分布式的控制协议来解决固定时间的包含控制问题.利用代数图论、矩阵理论和固定时间稳定性理论,得到了系统解决包含控制问题的拓扑条件.最后仿真实例验证了理论的正确性.

基于事件触发的非线性多智能体系统一致性

针对有向网络拓扑下具有非线性动态的多智能体系统,提出了基于事件触发的一致性控制协议;在实际的多智能体系统中,每个智能体的机载电池的容量和数量是有限的,基于事件触发的一致性协议能够有效地减少智能体控制器的更新次数,从而节约有限的计算资源;智能体的触发时刻由智能体的触发条件所确定,每个智能体只在触发时刻才更新自己的控制器;首先研究了集中式的一致性控制协议,主要利用矩阵理论的方法将一致性问题转化为微分方程的稳定性问题,得到了系统达到一致性的条件;然后研究了分布式的一致性控制协议,在协议中每个智能体只需利用邻居智能体的状态;利用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的两个协议能够解决一致性问题,而且不会出现Zeno现象;最后,仿真实例验证了理论结果的有效性。

偏微分方程建模的多智能体系统的一致性

针对非线性多智能体系统,从两个方面研究了系统的一致性控制问题。首先,将空间变量引入传统多智能体系统,使得单个智能体的空间特性得以表达,便于实现更精准的控制。其次,在假设系统包含以领导者为根的有向生成树的前提下,研究了带有领导者的多智能体系统的一致性。此外,通过假设网络拓扑结构是强连通的,进一步研究了无领导者的情况。最后,以线性矩阵不等式的形式建立了保证多智能体系统一致性的充分条件。

多智能体系统非脆弱一致性控制

针对目前研究的多智能体系统一致性问题,其控制器均为理想情况,很少考虑控制器摄动问题,提出了非脆弱一致性控制器设计方法。并将智能体之间的通信拓扑假设为更加符合实际情况的一般有向拓扑,且各智能体控制器包含了不同的不确定性。通过适当的变量变换,将一致性问题转化为具有较低维度的系统稳定性问题;然后,基于Lyapunov稳定性分析和代数图论推导了系统达成一致的充分条件,给出了控制器增益矩阵设计方法。仿真结果表明:所设计的控制器可以实现多智能体系统的一致性控制。

分布式异构集群系统PI编队跟踪控制

同构集群系统因其组成个体的单一性而存在功能上的局限性。异构集群系统的个体组成具有多样性,因此可以扩展同构集群系统的功能。针对异构集群系统的编队跟踪控制问题,文中基于领导者-跟随者模型,在有向通信拓扑结构下设计了一种分布式PI编队跟踪控制协议。设计了期望的时变编队队形,跟随者在跟踪领导者的同时可保持期望的编队队形,使系统中的所有智能体均能够达到期望位置。考虑到真实系统会受到外部未知有界扰动和一些不确定因素的影响,因此基于李雅普诺夫稳定性理论给出了保证系统跟踪误差一致有界的充分条件,并进行了鲁棒性分析。根据设计的控制协议及控制条件进行了仿真验证,结果表明所设计的PI编队跟踪控制策略能够有效解决异构集群系统的编队跟踪控制问题。

一类异质多智能体系统的一致性控制

针对一类由连续时间一阶和二阶智能体组成的异质多智能体系统,首先给出一阶和二阶智能体实现一致性的算法,其次利用图论和矩阵理论相关知识,在固定有向拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充要条件,且在一致性实现时给出一致性状态的确切表达式;在切换拓扑结构下,给出异质多智能体系统实现一致性的充分条件。最后给出数值算例验证了相关结论的有效性。

带动态领导者的一类多智能体系统跟踪控制

为降低保守性,该文分别在固定和切换有向拓扑结构下,研究了带动态领导者的一类多智能体系统的跟踪控制问题。基于近邻居控制算法及构造状态观测器实现跟踪控制。采用参数相关的Lyapunov函数,在固定及切换有向拓扑结构下,当领导者的加速信息未知时,给出了实现跟踪控制的充分条件及跟踪误差的上界;在固定拓扑结构下,当领导者的加速信息已知时,给出了实现跟踪控制的充要条件。数值算例验证了相关结论的有效性。

模糊多智能体系统的H∞一致跟踪控制

本文研究非线性多智能体系统在有向拓扑下的领导跟随H∞一致性问题.首先,提出一种新的多项式模糊建模方法来描述由领导者与跟随者构建的偏差动态系统.然后,设计一致控制协议使跟随者渐近跟踪领导者的轨迹.基于多项式李雅普诺夫函数技术,提出松弛的渐近一致的充分条件并确保存在外界干扰时多智能体系统具有H∞抑制性能.将导出的条件转化为平方和形式并能够进行数值求解.最后,给出一个实例来验证所提出的一致控制协议的有效性.

基于AISM的水利工程项目治理影响因素研究

水利工程项目治理涉及利益相关者众多,协调难度大。为系统分析水利工程项目治理影响因素间关系,在对水利工程项目治理影响因素系统梳理的基础上,筛选出17项主要因素,然后基于扩充算法的对抗解释结构模型(AISM)进行建模,通过一组有博弈关系的有向拓扑层级图对影响水利工程项目治理的相关因素进行分析,得出因素层级和相互关系。结果表明业主主导能力、市场环境、准入机制、监管体系为根源层影响因素,选择机制、声誉、信任程度、执行力、信息共享、风险分担、激励、报酬、项目控制权分配为中间层影响因素,目标决策积极性、项目目标一致性、项目与需求匹配程度、沟通协调程度为浅表层影响因素。针对因素层级和层级间关系,提出治理优化提升建议,为项目治理的实践提供参考。

具有时变时滞耦合的二阶多主体系统的编队控制

多主体系统的编队控制是一类重要的网络协同控制问题.研究了在有向连接拓扑结构下,具有时变时滞耦合的二阶多主体系统的编队控制问题.通过一种多层领导机制的框架建模,得到了时不变编队、时变编队和时变轨迹追踪3种编队问题的充分性条件,并证明了各种预期队列是以指数的收敛速度形成的.数值仿真进一步验证了理论结果的正确性,为该理论在实际中应用起到指导作用.

具有饱和输入和通信约束的多智能体系统的包含控制

研究了有向拓扑下具有饱和输入和通信约束的线性多智能体系统的包含控制问题,利用代数图论和Lyapunov控制方法证明了相应结论.假设系统是有界输入渐近零可控的且任意追随者至少存在一个领导者到它有一条有向道路,若持续通信时长大于某一阈值,利用代数Riccati方程设计的低增益间歇反馈控制协议可以使系统达到半全局包含控制.最后,给出仿真实例证明了理论分析的正确性.