滑模控制下多Euler-Lagrange系统预设时间二分一致性

本文研究了具有外部干扰的多Euler-Lagrange系统预设时间滑模二分一致性问题.通过设计分布式控制协议,使得具有动态领导者的多Euler-Lagrange系统在预设时间内到达滑模面,从而进一步在另一预设时间内实现二分一致性.本文采用的终端滑模控制方法可以在克服外部干扰的基础上保证系统在预设时间内实现期望的控制目标.最后,通过数值仿真验证了理论结果的可行性和有效性.

网络化Euler-Lagrange系统的分布式编队机动控制

研究了网络化Euler-Lagrange系统自适应编队机动控制问题.针对参数不确定的Euler-Lagrange系统,利用滑模控制方法提出了一种自适应编队机动控制算法.基于Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性.该算法的显著特点是通过引入一种特殊的有向网络拓扑来描述智能体之间的通信交互行为,使得系统中跟随者在不需要知道或估计时变机动参数的情况下,能够实现编队的方向、平移、形状的连续改变.最后对提出的自适应编队机动控制算法进行数值模拟以验证该控制方案的有效性.

有向图中网络Euler-Lagrange系统的自适应协调跟踪

基于一致性理论,在有向图中研究网络Euler-Lagrange系统的协调跟踪控制.所有跟随智能体的动力学模型均为Euler-Lagrange方程.在仅有部分跟随智能体能获取领航智能体信息的情形下,同时考虑系统模型的参数不确定性,设计分布式自适应控制律实现所有跟随智能体对领航智能体的跟踪.针对领航智能体的运动状态,考虑以下两种情形:1)领航智能体为固定点;2)领航智能体为动态点.对第一种情形,设计的控制律使得所有跟随智能体渐近交会于固定点;对第二种情形,首先对每个跟随智能体设计分布式连续估计器,然后提出了分布式自适应控制律.当每个跟随智能体均能获取领航智能体的加速度信息时,设计的控制律能实现对领航智能体的渐近跟踪,当跟随智能体不能获取领航智能体的加速度信息时,跟踪误差是有界的.最后通过仿真分析验证设计的控制算法是合理有效的.

考虑时延的多Euler-Lagrange系统自适应神经网络协调跟踪控制

考虑存在通讯时延,在有向通讯拓扑结构下研究多Euler-Lagrange系统的协调跟踪控制问题。仅有部分跟随者可以获得静态领航者信息。对每一个跟随者设计了一种分布式观测器,以获得领航者的状态量。针对系统模型具有非线性不确定性和外部扰动情况,基于神经网络方法提出了两种分布式自适应协调控制律,分别使每一个跟随者对领航者的跟踪误差最终有界和渐近收敛到零。运用Lyapunov稳定性理论对两种控制律的稳定性进行了证明。数值仿真验证了本文提出的控制律的有效性。

多Euler-Lagrange系统协同跟踪避碰控制

为解决多Euler-Lagrange系统的协同控制、跟踪控制以及避免碰撞等重要的安全问题,提出了一种新颖的协同跟踪控制方法。该算法将势函数与拓扑连通性技术相互结合,利用构造的势函数来描述避免碰撞的要求,并基于此为多Euler-Lagrange系统设计了协同跟踪控制律,使得系统在实现目标跟踪的同时,能够避免智能体之间的相互碰撞。对于所提出的控制律,通过合理地应用Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性。最后,仿真结果表明了所设计控制律的有效性。

输入受限的网络Euler-Lagrange系统有限时间一致性

针对网络Euler-Lagrange系统的有限时间协调一致性问题,考虑控制力矩有界和速度信息不可测的实际情况。基于有限时间控制技术,利用双曲正切函数,设计出了网络Euler-Lagrange系统分布式有限时间一致性控制算法。利用代数图论、Lyapunov稳定性理论和齐次性理论,证明了设计出的控制算法能够使得所有智能体的位置和速度在有限时间内达到一致,并且满足控制力矩有界的条件。最后数值仿真结果表明在控制力矩有界和速度信息不可获取的情况下,所设计出控制算法的有效性和可行性。

无领航者的多Euler-Lagrange系统有限时间一致性算法

本文针对无领航者的多Euler-Lagrange系统,设计了一种分布式有限时间一致性控制算法.该算法只利用相邻个体的位置信息和自身的速度信息作为输入,使得网络化Euler-Lagrange系统在有限时间内达到一致性.考虑到闭环Euler-Lagrange系统的非自主性,运用Matrosov定理、Lyapunov稳定性定理和有限时间稳定性定理等对所设计的控制器的稳定性进行了证明,并进行了数值仿真实验,验证了控制器的有效性.

时延网络中Euler-Lagrange系统的分布式自适应协调控制

对一类含未知参数的Euler-Lagrange系统协调控制问题进行了研究,提出了一种自适应控制算法.该算法容许通信网络为最一般的伪强连通图,并允许通信时延的存在.对系统中领航者为静态和动态两种情况分别进行了研究,设计了相应的控制器.研究结果表明,在仅有部分个体能够和领航者进行通信的情况下,控制器能保证网络中其他个体最终和领航者趋于一致.运用Lyapunov稳定性定理和Barbalat定理等对自适应控制器的稳定性进行了证明,并利用数值仿真验证了算法的有效性.

多Euler-Lagrange系统抑制抖振分布式有限时间包含控制

为了抑制多Euler-Lagrange系统分布式包含控制时控制输出的抖振现象,且实现系统的有限时间收敛,对多EulerLagrange系统的抑制抖振分布式有限时间包含控制方法进行了研究.在系统存在模型不确定性与外界干扰的情形下,采用有限时间滑模控制方法,结合系统的模型特点,提出了分布式有限时间包含控制算法.首先,通过定义包含控制误差变量和选取合适的高阶有限时间滑模变量,设计了一种分布式有限时间包含控制律.为了实现控制器输出的抑制抖振特性,将符号函数项包含在控制律的导数中,经过积分后,可以得到连续的控制输出.针对系统存在的模型不确定性和外界干扰,设计了自适应估计律对其上界进行估计和补偿.基于图论和矩阵理论,利用Lyapunov方法证明了系统能够在有限时间内稳定,且模型不确定性和外界干扰的估计是有效的.最后,选取多机械臂系统作为模型进行了仿真验证.结果表明,所提控制算法对滑模控制中因不连续的切换项产生的抖振现象有很好的抑制作用,且系统可以在有限时间内实现收敛.

采用速度观测器的多Euler-Lagrange系统一致性跟踪控制

本文针对无向图拓扑网络下的多Euler-Lagrange系统,设计了一种分布式跟踪控制策略.在只有部分智能体能够获取领航智能体信息,且各Euler-Lagrange系统模型未知的情况下,针对领航智能体速度恒定和时变两种情况进行研究,分别设计相应观测器实现了对领航者速度的观测,且观测值的导数连续,并给出了观测器收敛的充分条件.控制器由两部分组成:第1部分是一个神经网络系统的输出,以逼近系统的未知非线性环节,第2部分是一个鲁棒项,以消除逼近误差与系统外部扰动的影响,保证控制量的连续性.采用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,通过仿真验证了本文所提算法的有效性.

拒绝服务攻击下的Euler-Lagrange系统的安全控制

研究了Euler-Lagrange系统在拒绝服务(denial-of-service,DOS)攻击其传感通信通道时的安全控制问题.为减少采样资源消耗,本文设计了基于事件触发机制的控制算法.针对DOS攻击活跃期和休眠期两种情况,设计了Lyapunov函数并证明了所提出的基于事件触发的算法能保证Euler-Lagrange系统在DOS攻击下的稳定性.最终通过仿真算例验证了算法的有效性.

有向图中网络Euler-Lagrange系统无需相对速度信息的群一致性

在非对称有向图中,研究网络Euler-Lagrange系统的群一致性问题.每组内的智能体均为合作关系,而组间智能体则可以为合作关系或竞争关系.为了实现群一致性,假设组与组之间是无环连接的且系统有向图满足入度平衡条件.考虑到智能体间相对速度信息难以精确测量的实际情形,设计无需相对速度信息的分布式自适应控制算法,实现网络Euler-Lagrange系统的群一致性.最后通过仿真分析验证所设计算法的有效性.

多Euler-Lagrange系统有限时间跟踪控制

为解决多Euler-Lagrange系统有限时间的跟踪控制问题,提出了一种基于非奇异终端滑模的有限时间跟踪控制方法。通过建立多Euler-Lagrange系统动力学跟踪误差模型,将引入连续超螺旋高阶控制项,与所提出的非奇异终端滑模面相结合,设计了一个基于超螺旋的非奇异终端滑模控制方法,使多Euler-Lagrange系统能够消除抖振现象,同时在有限时间内实现对期望目标的跟踪。通过选取合适的Lyapunov函数和相应的仿真证明了所设计控制方法的有效性。

切换网络拓扑下Euler-Lagrange系统的分布式协调控制(英文)

This paper studies adaptive coordination control of Euler-Lagrange (EL) systems with unknown parameters in systemdynamics and possible switching topology.By introducing a novel adaptive control architecture,decentralized controllers are developed,which allow for parametric uncertainties.Based upon graph theory,Lyapunov theory and switching control theory,the stability of the proposed algorithms are demonstrated.A distinctive feature of this work is to address the coordination control of EL systems with unknown parameters and switching topology in a unified theoretical framework.It is shown that both static and dynamic coordinations can be reached even when the communication is switching.Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the obtained results.

随机扰动下不确定网络化Euler-Lagrange系统的分群一致性

本文研究了随机扰动下网络化Euler-Lagrange系统在无循环划分网络拓扑下自适应分群一致问题,在没有引导者和具有引导者的两种情形下,分别提出了在随机环境下不确定网络系统分布式自适应的分群一致算法,基于无循环划分网络拓扑结构的特征,进一步给出了具有随机扰动输入网络化Euler-Lagrange系统实现在均方意义下分群一致的充分必要条件.本文提出的分群一致算法的主要特征是所得结果仅依赖于无循环划分的网络拓扑结构,因而给出的条件易于验证、便于实际应用.最后,本文给出了数值模拟来验证所给理论结果的有效性和正确性.

无需相对速度信息的多Euler-Lagrange系统自适应神经网络包含控制

对含有模型非线性不确定性和外部扰动的多Euler-Lagrange系统的分布式协调包含控制问题进行研究.考虑通讯拓扑为有向图,所有领航者均为动态,且各智能体间相对速度信息不可测情况.首先,选取相对速度作为辅助变量,引入低通滤波器进行估计;然后,采用神经网络方法逼近并补偿非线性不确定性,提出一种分布式自适应包含控制律,并应用Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的包含误差一致最终有界;最后,通过仿真算例验证了所提出的控制律的有效性.

多体系统Euler-Lagrange方程的最小二乘法与违约修正

针对受完整约束的多体系统动力学Euler-Lagrange方程,在其传统的直接增广算法和零空间方法基础上提出了当系统存在冗余约束情形下的最小二乘法.同时,对应于最小二乘法提出了改进的约束违约修正方法.本文还针对Euler-Lagrange方程的计算过程给出了相应Jacobi矩阵的QR分解和零空间连续正交基的算法.最后,以平行五连杆机构给出了数值结果并与部分现有方法进行比较.

多体系统Euler-Lagrange方程数值求解的一种违约稳定性方法

分析了目前多体系统动力学运动仿真中实现违约稳定性的两种基本方法,利用Taylor展式对违约稳定性的直接修正法作了修改。并讨论了约束方程组不满秩的情况。文中给出了计算实例,在运动仿真精度和违约修正精度两个不同的标准下对各种违约修正算法进行了比较分析。

基于系统结构的水利高质量发展内涵与结构解析

准确把握水利高质量发展内涵,是实施新时代水利发展战略的重要前提。通过系统梳理高质量发展和水利发展的研究进展,基于系统观,分析了水利高质量发展的基本概念体系和核心要义;基于系统结构及系统优化视角,构建了由水利高质量发展目标、发展途径、发展条件三要素组成的水利高质量发展系统的关系结构。结果表明:水利高质量发展既是水利系统优化的发展理念,也是实现系统治水的发展措施;将水利高质量发展目标解析为水旱灾害防御安全、水资源供给安全、水生态保护安全和水环境保护安全保障以及高质量水利共享;五大新发展理念内化于水利高质量发展系统的关系结构之中,其中水资源禀赋和绿色发展是前提基础和约束条件,开放是其外在环境条件和内在体现,水利科技创新、水资源优化配置、水资源集约节约利用、水利系统现代化管理、水利基础设施建设和水安全系统功能协调是发展的重要优化途径,高质量水安全保障与满足人民需求的高质量水利共享是发展目标的核心内容。基于系统结构及系统优化问题视角深入剖析水利高质量发展的系统结构及其内在关系,可进一步深化对水利高质量发展的内涵认识,为区域水利高质量发展综合定量评价奠定基础。

多体系统Euler-Lagrange方程数值计算的一类违约修正法

分析了目前多体系统动力学运动仿真中违约修正的两种基本方法的特点及问题 ,对算法中的缺点作了改进 ,并把新的算法推广到约束方程组不满秩的情况 .文中给出了计算实例 .在运动仿真精度和违约修正精度两个不同的标准下对各种违约修正算法进行了比较分析 .