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作者：张书宁曲阜师范大学

学位级别：硕士

近年来,多智能体系统由于在网络化控制、无人驾驶飞行器姿态调节、编队控制等诸多领域中的应用得到了广泛关注.共识控制是多智能体系统控制中最为基础的课题,其主要思想是通过设计控制器使得每个智能体的状态最终都趋于一致.由于在实际... 详细信息

近年来,多智能体系统由于在网络化控制、无人驾驶飞行器姿态调节、编队控制等诸多领域中的应用得到了广泛关注.共识控制是多智能体系统控制中最为基础的课题,其主要思想是通过设计控制器使得每个智能体的状态最终都趋于一致.由于在实际应用中多智能体系统通信资源非常有限,研究具有事件触发策略的多智能体系统的共识控制是非常有意义的.本文的主要内容如下:1.针对具有参数不确定性和外部干扰的线性多智能体系统,研究了基于事件触发策略的鲁棒H∞控制问题.通过引入一定的变量变换,将多智能体系统的共识问题转换成一组子系统稳定性分析的问题.提出了基于相邻智能体观测器状态的事件触发协议,观测器的设计则利用可用输出信号获得.在此协议下,每个智能体都能在满足给定的H∞性能指标的情况下达成共识,并且不会出现Zeno行为.一个仿真实例验证了该理论的有效性.2.针对一类具有未知控制方向和执行器饱和的非线性多智能体系统,研究了基于事件触发机制的自适应控制算法.利用光滑的Lipschitz函数近似饱和非线性函数,而Nussbaum函数则处理未知的控制方向和残差项.事件触发机制旨在确定通信时间,从而大大减轻了通信负担.此外,还利用了一个额外的估计器来处理邻近动态中涉及的未知参数,并防止信息交换导致相连子系统之间出现一致性误差.结果表明,闭环系统的所有信号都是有界的,共识跟踪误差收敛到一个有界集.同时,消除了Zeno行为.仿真结果证实了所提方法的有效性.3.针对具有输入饱和、未知控制方向、全状态约束和状态延迟的非线性多智能体系统,研究了共识跟踪控制.在有向图的情况下,提出了一种基于事件触发策略的分布式自适应控制方案.使用径向基函数神经网络来逼近不确定的非线性函数,使用障碍李亚普诺夫函数来防止违反全状态约束,并构建适当的李亚普诺夫-克拉索夫斯基泛函来补偿未知延迟造成的负面影响.利用辅助系统和Nussbaum函数来处理输入饱和和未知控制方向的影响,并采用事件触发控制策略来节省通信资源.结果表明,闭环系统的所有信号都是有界的,没有违反状态约束,并消除了Zeno现象.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性.

关键词：多智能体系统事件触发控制 H_∞控制输入饱和未知控制方向状态约束状态时滞

基于Lyapunov函数与中心流形理论的非线性系统Γ稳定性研究

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基于Lyapunov函数与中心流形理论的非线性系统Γ稳定性研究

作者：张宇浩曲阜师范大学

学位级别：硕士

非线性系统的研究在数学领域的动力系统与控制理论方向中占有重要地位,发展至今,在气候系统、流体与刚体力学、化学反应动力学和生物系统、机器人动力学等等领域具有广泛的应用.相比线性系统,这些非线性系统的行为通常更为复杂和多样化... 详细信息

非线性系统的研究在数学领域的动力系统与控制理论方向中占有重要地位,发展至今,在气候系统、流体与刚体力学、化学反应动力学和生物系统、机器人动力学等等领域具有广泛的应用.相比线性系统,这些非线性系统的行为通常更为复杂和多样化.特别地,非线性系统的稳定性研究,尤其是非自治系统的稳定化问题与控制设计在物理化学过程、生物、工程等研究领域也越来越引起人们的关注.本文主要提出并且研究了一种新的非线性系统稳定性概念——Γ稳定性(以及其推广形式Γλ稳定性),为非线性系统稳定性研究定义了一种新的渐近稳定性概念.Γ稳定性表现出比指数稳定性更快的渐近收敛速度.在Schwartz速降函数空间S中使用了一类特殊的比较函数来描述Γ稳定性的渐近行为,并确定了 Γ稳定性与指数稳定性在渐近稳定性领域之间的关系.对于Γ稳定性(以及推广形式Γλ稳定性)研究,得到了两个主要结果:第一,获得了非线性动态系统状态函数的收敛速率阶的估计.第二,运用Lyapunov第二方法研究非线性系统,特别是非自治非线性系统的Γλ稳定性,给出了几种判断系统平衡点的Γλ稳定性的充分条件,对经典的控制理论中的渐近稳定性与指数稳定性系统的Lyapunov第二方法进行了拓展与推广.同时,还探究了 Γλ稳定时变系统的逆Lyapunov定理,其中主要包括对Γλ稳定线性时变系统x=A(t)x的逆Lyapunov定理探究,以及对Γλ稳定非线性非自治系统x=f(t,x)的逆Lyapunov定理探究.并且对一些特定的非线性系统与其反馈控制系统进行了仿真验证.本文对于Γλ稳定性所进行的研究在很大程度上依赖于Γ函数的渐近形态和以Lyapunov函数为基础的稳定性性质的表征.对于Γ稳定性以及推广形式Γλ稳定性,运用Lyapunov方法的研究在范围上也具有一定推广性.与众多经典情况下的非线性系统研究不同,该系统在平衡点x=0附近可能不满足Lipschitz条件(例如只满足Osgood唯一性定理),并且对于时变非线性系统,当t→∞时,其Jacobi矩阵也并不一定对t一致有界.同时,借助Schwartz速降函数空间中的比较函数,本文提出了速降稳定性的概念并且对其进行了研究.这一研究对渐近稳定性中的各种情形进行了更细致的分类.证明了构造Lyapunov函数判断速降稳定性的充分条件以及相应的逆Lyapunov定理.并且对非线性系统的扰动系统进行了研究.研究了当原标称系统平衡点(原点)满足Γλ稳定的时候,对于扰动项g(t,x)分别满足‖g(t,x)‖≤β‖x‖与‖g(t,x)‖≤β(t)‖x‖+|ω(t)|的情况下,其扰动系统的平衡点稳定性特征.并且研究了一种抗扰动的平移振荡器系统,对其进行了简要动力学分析,设计了滑模控制律并研究了控制系统的稳定性.最后.研究了中心流形理论在一些特殊非线性系统稳定性问题中的运用.运用演化半群给出了中心流形在非自治系统下的推广,并且研究了在降阶系统满足某些稳定性特征的条件下,原系统的相关稳定性判别.并且给出了中心不稳定流形与中心稳定流形的系统仿真举例.

关键词：非线性系统 Γ_λ稳定性 Lyapunov方法速降稳定性中心流形非自治动力系统

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基于事件触发脉冲控制的多智能体系统一致性

基于事件触发脉冲控制的多智能体系统一致性

作者：王萌萌曲阜师范大学

学位级别：硕士

数字控制系统的核心问题之一是在一定的控制性能下减少对通信资源的利用。作为脉冲控制和事件触发控制的结合,事件触发脉冲控制(Event-triggered impulsive control,简称ETIC)是一种有效节约通信资源的控制方法。ETIC具有优良的适应性... 详细信息

数字控制系统的核心问题之一是在一定的控制性能下减少对通信资源的利用。作为脉冲控制和事件触发控制的结合,事件触发脉冲控制(Event-triggered impulsive control,简称ETIC)是一种有效节约通信资源的控制方法。ETIC具有优良的适应性和精确性,能充分考虑控制系统本身的状态,并根据系统状态不断调整脉冲触发时间,进而实现更优化、个性化的控制。然而,智能体的实时状态会受到不同的初始值、系统的动力学特性以及脉冲控制强度等因素的影响进而增加事件触发脉冲控制难度。为了完善该研究体系,本文基于ETIC研究多智能体系统一致性问题。论文的主要内容如下:1.研究了有向通信拓扑下多智能体系统的分布式事件触发脉冲控制协议的设计问题。对于每个智能体,控制器仅在事件触发时刻工作,其他时间处于“休眠状态”。脉冲时刻由依赖于衰减时间函数和采样状态的事件触发条件与强制脉冲时刻共同决定。在设计的分布式ETIC策略下,智能体根据混合事件触发条件确定脉冲触发时刻,并在瞬间调节自身状态,进而实现非线性多智能体系统的领导-跟随一致性,并且不会出现芝诺行为。最后,通过仿真实例证明了方案的有效性。2.研究了多智能体时滞系统在随机发生不确定性与随机发生非线性情形下的一致性问题。根据Lyapunov稳定性理论、Halanay微分不等式与脉冲控制理论,建立了控制增益、事件参数与收敛速度之间的关系,得到了保证多智能体系统实现一致性的充分性判据,排除了芝诺行为。结果表明,与时间触发方案相比,混合事件触发控制策略有利于节省信息传输的能量成本和代理之间的控制成本,并能够有效地实现所考虑系统的均方一致跟踪目标。最后,通过具体的仿真实例来证明ETIC协议的有效性。3.研究了随机多智能体系统的一致性问题。为了消除随机系统扩散因子的影响,基于Lyapunov函数构造了无芝诺行为的事件触发机制,一方面保证了相邻事件触发时刻具有正下界,避免系统产生芝诺行为,另一方面可以减少事件检测周期,降低通信资源。另外,考虑到系统可能会遭遇网络攻击,在提出的ETIC的基础上,给出了随机多智能体系统在网络攻击下实现均方一致性的充分性判据。

关键词：多智能体系统随机系统事件触发脉冲控制脉冲控制领导-跟随一致性

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模糊控制在直线二级倒立摆中的应用

模糊控制在直线二级倒立摆中的应用

作者：于翠翠曲阜师范大学

学位级别：硕士

倒立摆系统是一个对准确性以及速度要求很高而且又高度复杂的非线性系统，不稳定是其最明显的特征，早在上世纪50年代，学术界就开始了对倒立摆系统各种控制方案的研究。“倒立摆的分析，设计与实现”是MATLAB函数与SIMULINK模型的集合... 详细信息

倒立摆系统是一个对准确性以及速度要求很高而且又高度复杂的非线性系统，不稳定是其最明显的特征，早在上世纪50年代，学术界就开始了对倒立摆系统各种控制方案的研究。“倒立摆的分析，设计与实现”是MATLAB函数与SIMULINK模型的集合，对分析倒立摆系统和设计控制系统具有很大的意义，它的概念一经提出便成了众多学者们青睐的研究项目之一。本文是在对倒立摆众多主要研究意义和背景的前提下提出的，并在综合大量资料的基础上对倒立摆的研究历史和国际现状作了介绍和总结。给出了不同类型倒立摆的简图，并简单介绍了各种控制方法，结合目前现状主要深入研究和讨论了模糊控制方案，并对需要的模糊知识进行了梗概和说明。本文对实际二级倒立摆系统做必要的因素忽略和假设，建立了物理模型，然后结合物理知识对系统动能和势能进行分析，将得出的参数方程作为Lagrange算子，并利用Lagrange方程进行推导和运算，其中结合了物理和数学方面的知识。在得到状态方程后主要分析了该模型的各种性能，包括能控、能观以及稳定性。鉴于二级倒立摆具有多变量的特性，模糊控制器在设计时模糊规则较多等原因，本文应用了融合函数技术将多维输入变量降阶次，根据模糊控制的整个步骤结合融合算法设计出控制方案。在对规则进行推理和运算后，绘制出降阶次后的变量的隶属函数图形，通过选择重心法得出控制变量。最后在MATLAB软件中对该系统制得SIMULINK结构图，进行相应的编程，多次运行后得出模拟仿真图形，通过观察响应速度等讨论模拟仿真的效果，编译后用固高公司提供的二级倒立摆设备进行实物控制操作和仿真，多次进行实验后得出了二级倒立摆模糊控制策略的仿真波形图。为更好的实现和验证模糊控制器对二级倒立摆的平衡控制，在实物运行以后给定干扰，观察波形图和响应结果，得到了较好的响应速度和稳定性。

关键词：模糊控制二级倒立摆融合技术 MATLAB

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有向图下两类多智能体系统的一致问题

有向图下两类多智能体系统的一致问题

作者：李娇曲阜师范大学

学位级别：硕士

在最近十年,多智能体系统的一致问题由于在多个领域的潜在应用,得到了大量的关注。现存的一致问题可分为两类:带有一个领导者的一致,也称作主从一致或是分布式跟踪;不带领导者的一致(即无领导者的一致)。已出现的关于该问题的文献大多... 详细信息

在最近十年,多智能体系统的一致问题由于在多个领域的潜在应用,得到了大量的关注。现存的一致问题可分为两类:带有一个领导者的一致,也称作主从一致或是分布式跟踪;不带领导者的一致(即无领导者的一致)。已出现的关于该问题的文献大多只适用于通信拓扑图是无向的或者主从通信拓扑图中的子图是无向的情况。有向图的拉普拉斯矩阵的不对称性使得构造一个合适的控制器和选择一个合适的Lyapunov函数变得困难。为了克服这一限制,我们应用文献[1],[2]引入了一个单调递增函数且构造了一个新的Lyapunov函数,来解决有向图下两类多智能体系统的一致问题。其主要结果包括以下两个部分:1)有向图下领导者输入有界的多智能体系统的分布式跟踪控制假设N+1个多智能体间的通信拓扑图是有向的,且包含一个以领导者为根节点的有向生成树,领导者的控制输入不为零且不被任何跟踪者获得。首先,通过考虑无领导者的情况引出有领导者的问题。然后,利用?修正算法设计了一个新的分布自适应协调增益使得跟踪误差和耦合增益均是最终一致有界的。进一步的我们把研究扩展到含有多个领导者的约束控制领域。此时的通信拓扑图中,针对每个跟踪者,都至少存在一个领导者到该跟踪者有一个有向通道。最后,仿真实例验证了控制器的正确性。2)有向图下带有外部干扰的多智能体系统的分布自适应一致问题假设N个多智能体间的通信拓扑图是有向的强连通图,且多智能体带有外部干扰。首先,通过考虑无干扰的情况引出有干扰的问题。然后,利用?修正算法设计了一个新的分布自适应协调增益使得协调误差和耦合增益均是最终一致有界的。进一步的,我们把研究扩展到有向图下更一般的线性多智能体系统,该系统不仅带有外部干扰,领导者的控制输入还非零,不可被任何跟踪者获得。此时的有向图包含一个以领导者为根节点的有向生成树,且跟踪者间的通信拓扑图是强连通有向的。最后,仿真实例验证了控制器的正确性。

关键词：多智能体系统一致自适应控制分布跟踪约束控制协调控制控制

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环形倒立摆控制系统的设计与实现

环形倒立摆控制系统的设计与实现

作者：邵江涛曲阜师范大学

学位级别：硕士

倒立摆系统是一个高度复杂的非线性系统，其特性包含开环不稳定性、耦合性以不确定性等。倒立摆的控制研究最早起始于二十世纪50年代，MIT控制领域的专家通过火箭飞行推进器的原理研制出第一台单级倒立摆实验装置。随着控制领域研究的... 详细信息

倒立摆系统是一个高度复杂的非线性系统，其特性包含开环不稳定性、耦合性以不确定性等。倒立摆的控制研究最早起始于二十世纪50年代，MIT控制领域的专家通过火箭飞行推进器的原理研制出第一台单级倒立摆实验装置。随着控制领域研究的不断深入，新的控制方法也随之出现。倒立摆系统模型为自动化控制理论在教育教学、应用实践以及科学研究等方面提供了很好的科研平台，促进了控制理论的发展，同时也在一般工业中呈现出良好的发展应用前景。本论文通过对环形一级倒立摆以及环形二级倒立摆稳摆控制器部分的分析和研究，实现了各系统教学模型的稳定控制;而且通过运用系统能量控制方法，设计和研究了环形倒立摆基于能量控制理论的自动摆起控制器，完成了对环形倒立摆系统的摆杆自动摆起过程的控制，并取得良好的实验效果。本文还实现了对倒立摆系统的实验仿真模型的起摆与稳摆控制，证明了本论文所设计和研究的稳摆控制器与起摆控制器都拥有良好的控制效果。本文的主要研究工作是：首先，对环形一级倒立摆与环形二级倒立摆的系统特性作了详细的分析和研究，并通过理论分析，构建了各系统相应的数学仿真模型;通过对倒立摆的性能分析，证明了环形一级与环形二级倒立摆系统模型都具有开环不稳定性。此外，通过对各个系统模型相对可控性的对比和研究，得出了二级倒立摆系统比一级倒立摆系统更加难以控制的研究结果。其次，完成了对环形一级倒立摆与环形二级倒立摆在平衡点的稳定性控制方面的研究，其中有极点配置法、LQR控制法和模糊控制法三种，并成功实现了对实物倒立摆仿真模型的稳定性控制，取得了良好的控制效果。本文还把环形倒立摆系统的三种控制方法分别在MATLAB的Simulink中进行了实验仿真，根据仿真结果的对比分析了三种控制方法的控制效果以及各控制方法的优缺点。最后，本文完成了对环形倒立摆系统的起摆控制方面的研究和设计，完成了环形一级倒立摆起摆控制程序的设计，并在MATLAB中结合LQR稳摆控制进行了环形倒立摆实物起摆控制实验。通过实验结果的对比和验证，成功的实现了环形单级倒立摆系统的自动摆起过程的实验控制。实验结果充分证明了本文所设计的起摆控制程序具有良好的起摆控制效果，同时也具备良好的稳定性和有效性。

关键词：环形倒立摆 LQR控制模糊控制 MATLAB仿真

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非线性多智能体系统的一致输出调节

非线性多智能体系统的一致输出调节

作者：刘少宁曲阜师范大学

学位级别：硕士

一致输出调节问题主要用于研究所有智能体如何在有限的局部信息交换条件下实现一致性,其主要任务是基于局部信息交换设计一致控制协议,使得所有智能体的状态都达到共同状态值。在实际生产过程中普遍存在着干扰,这是造成系统稳定性差和... 详细信息

一致输出调节问题主要用于研究所有智能体如何在有限的局部信息交换条件下实现一致性,其主要任务是基于局部信息交换设计一致控制协议,使得所有智能体的状态都达到共同状态值。在实际生产过程中普遍存在着干扰,这是造成系统稳定性差和性能不佳的主要原因,这些干扰往往是未知的且不具有明确的表达式。另外,由于每个智能体的控制方向并不总是事先已知的,这便给解决多智能体系统的一致输出调节问题带来了新的挑战。为此,本文针对这两类重要的非线性多智能体系统,研究了其控制器设计和稳定性分析问题,主要内容如下:1.本文研究了无向图下具有未知外部干扰的非线性多智能体系统的一致控制问题。首先,基于相对输出信息,提出了一种新的分布式自适应一致控制协议和干扰观测器。与现有的干扰抵消方法不同,在干扰观测器中只使用了相对输出信息,并且仅抵消影响共同轨迹部分的干扰。其次,提出了一个引理用于多智能体系统一致控制协议的设计。最后,通过利用Lyapunov函数对系统进行了稳定性分析,证明了系统中所有变量都是有界的,且各子系统的输出调节误差渐近收敛到零。2.本文研究了一类具有未知控制方向的未知高阶非线性多智能体系统的全局鲁棒输出调节问题。首先,通过引入Nussbaum增益函数解决了系统控制方向未知的问题。然后,基于相对输出信息,利用符号函数设计了一种分布式自适应一致控制协议。最后,通过选取恰当的Lyapunov候选函数证明了闭环系统中所有变量的有界性,并且在存在外部干扰的情况下,所有跟随者都可以渐近跟随领导者的状态轨迹。3.本文研究了无向图下具有未知外部干扰和未知控制方向的高阶非线性多智能体系统的一致输出调节问题。通过引入双曲正切函数和Nussbaum增益函数,基于相对输出信息设计了一种新的分布式自适应一致控制协议。选取恰当的Lyapunov函数对系统进行了稳定性分析。最后,通过给出范德波尔振荡器仿真实例,证明了在一致控制协议下系统的稳定性得到了进一步提高,系统的跟踪性能有了很大的改善。

关键词：高阶非线性系统多智能体系统未知外部干扰未知控制方向一致输出调节

网络化Euler-Lagrange系统的分布式事件触发包含控制研究

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网络化Euler-Lagrange系统的分布式事件触发包含控制研究

作者：张洋曲阜师范大学

学位级别：硕士

近年来,多智能体系统在飞行器编队控制及工业多机械臂等重要领域的应用,引起了国内外专家学者的广泛关注。然而,在过去的几年里,很多工作都集中在一致性问题研究上。在实际应用中,网络中可能有多个领航者,他们执行不同的任务。领航者在... 详细信息

近年来,多智能体系统在飞行器编队控制及工业多机械臂等重要领域的应用,引起了国内外专家学者的广泛关注。然而,在过去的几年里,很多工作都集中在一致性问题研究上。在实际应用中,网络中可能有多个领航者,他们执行不同的任务。领航者在多智能体系统里的运动是独立的,不依赖于跟随者,但可以影响跟随者的运动轨迹。所以有必要对具有多领航者的包含控制问题进行研究。在多智能体系统包含控制中,智能体之间的信息交互会产生一定程度的内存消耗,连续时间控制策略在很大程度上会造成能源浪费。由于事件触发在降低通信频率、节约计算资源等方面的优势,其在分布式控制中已被广泛地应用到各个领域。Euler-Lagrange(EL)系统作为非线性系统研究的代表,具有很强的实用性,这体现在基于EL系统的自主机器人在仪器制造、金属焊接、重载处理等领域发挥重要的作用。本论文研究EL系统的事件触发包含控制问题,即在总结现有结果的基础上,从个体约束、通讯受限、运动安全三个约束条件研究了多EL系统的分布式事件触发协同控制问题。针对每一部分中需要解决的问题设计相应控制策略。论文主要研究工作如下:第三章研究了在有向图下具有未知非线性动力学的EL系统的事件触发包含控制问题。首先,由于通信条件的限制,领航者的预期输出信号只能由部分子系统获得,而输出调整误差则由其他子系统通过网络连接间接获得,所以本文通过设计观测器估计跟随者需要跟随的凸包。其次,利用EL系统的逼近性质解决系统的未知参数问题。在此基础上,提出了一种全分布式事件触发自适应控制方案,并通过仿真验证了所提方案的控制性能。第四章研究了有向图上具有未知时变扰动的多个EL系统的分布式事件触发包含控制问题,其中领航者和跟随者的动力学是异构的。首先,利用凸包观测器估计由领航者状态形成的凸包轨迹。其次,利用干扰观测器设计了分布式RBF神经网络事件触发控制策略。控制策略配合Lyapunov函数进行稳定性分析证得系统可以达到一致最终有界,整个控制策略没有用到跟随者的相对速度并排除了Zeno行为;最后,用仿真实例验证了本章所提的控制策略。第五章研究了领航者具有有界未知控制输入的多EL系统的网络化事件触发编队包含控制问题。首先,在给定的编队控制形状下,设计了一种基于事件触发的分布式自适应观测器以达到根据领航者动力学方程协同生成安全轨迹以避免障碍物的目的,并且在观测器中设计了一个自适应更新增益以避免全局信息的使用。其次,针对每个跟随者提出了一种分布式事件触发自适应状态反馈控制策略。结果表明,在这种控制策略下,对于任意连通的有向通信图,分布式包含控制问题都可以有效解决。进一步的,设计了一种自触发状态反馈控制策略,仅利用当前时刻的误差信息就可以计算下一事件的触发时刻。两种控制策略都保证了系统良好的收敛性能并且没有智能体表现出Zeno行为。最后,通过一组双轴机械臂实例验证所提两种控制方案的有效性。

关键词： Euler-Lagrange系统事件触发控制分布式包含控制领航-跟随策略

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一类多智能体系统的分布式跟踪控制

一类多智能体系统的分布式跟踪控制

作者：王剑平曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着中国科技的发展和不断进步,多智能体系统在工程当中的应用越来越广泛,尤其是在航空航天、机器人等人工智能领域都起着越来越重要的作用。多智能体系统是由许许多多的智能体之间的自由组合构成的。这些智能体能够对多变的环境迅速地... 详细信息

随着中国科技的发展和不断进步,多智能体系统在工程当中的应用越来越广泛,尤其是在航空航天、机器人等人工智能领域都起着越来越重要的作用。多智能体系统是由许许多多的智能体之间的自由组合构成的。这些智能体能够对多变的环境迅速地做出反应,并且这些智能体能够自由交互、互相配合的完成各种复杂任务。多智能体具有许多的特性,例如分布性、自主性和协调性等的特征,并且拥有着比单个智能体更高的智能性和处理种种庞大问题的能力。因此,对多智能体系统的跟踪控制问题的研究已经成为多智能体系统领域当中一个十分重要的热点问题。然而,如何实现各个智能体之间的协调合作这个问题是所研究的一个重点的问题。本文研究了已知控制方向的和未知控制方向的非线性多智能体系统的一致性的问题。构造了一个新的Lyapunov泛函,按照Lyapunov稳定性的理论,导出了非线性多智能体系统的稳定性判据。首先研究的是已知控制方向的一阶与二阶的非线性多智能体系统,然后推广到了未知控制方向的一阶与二阶的非线性多智能体系统。所得稳定性判据均可用Matlab中的Simulink仿真验证。本文的主要内容分为如下5章:第1章分析了非线性多智能体系统的研究背景及其意义,并且简要的介绍了非线性多智能体系统的一致性控制的研究的现状,给出了本文所要解决的问题。第2章简要介绍了代数图论、矩阵的Kronecker积、Lyapunov稳定性理论以及本文需用到的重要引理。第3章首先讨论已知控制方向的一阶与二阶非线性多智能体系统的分布式跟踪控制。我们使得系统更加的复杂,首先对于一阶系统,设计了一个新的Lyapunov泛函,利用该Lyapunov泛函以及Lyapunov稳定性理论导出了稳定性判据。然后推广到了二阶系统,进而又设计了一个新的Lyapunov泛函,利用该Lyapunov泛函以及Lyapunov稳定性理论导出了稳定性判据。最后,做了仿真实例说明了本章所得稳定性判据结果的正确性。第4章是对第3章结果的进一步改进,研究的是未知控制方向的非线性多智能体系统的一致性。首先对于一阶系统,设计了一个新的Lyapunov泛函,利用该Lyapunov泛函以及Lyapunov稳定性理论导出了稳定性判据。然后推广到了二阶系统,进而又设计了一个新的Lyapunov泛函,利用该Lyapunov泛函以及Lyapunov稳定性理论导出了稳定性判据。最后,做了仿真实例说明了本章所得稳定性判据结果的准确性。第5章总结了本文的主要研究内容,并且对所得的稳定性判据进行了一下分析,并对下一步的研究重心作了进一步的展望。

关键词：非线性多智能体系统一致性 Nussbaum函数 Lyapunov泛函

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两类非线性系统的动态面控制

两类非线性系统的动态面控制

作者：白蕊蕊曲阜师范大学

学位级别：硕士

时滞系统和随机系统都是实际工程应用中非常重要的系统,都是很有研究价值的系统.与一般的系统相比,时滞系统和随机系统都具有更复杂的结构.近年来在控制领域应用比较广泛的研究方法是反推控制法,但其设计过程中会存在“微分爆炸”的问题... 详细信息

时滞系统和随机系统都是实际工程应用中非常重要的系统,都是很有研究价值的系统.与一般的系统相比,时滞系统和随机系统都具有更复杂的结构.近年来在控制领域应用比较广泛的研究方法是反推控制法,但其设计过程中会存在“微分爆炸”的问题,使控制器的计算量非常大,为此提出了动态面控制方法.但是在非线性系统控制中,动态面控制方法虽然克服了上述缺点,还存在在线调整参数过多的弊端.因此,在本文中我们将动态面技术与神经网络控制相结合运用了一种基于神经网络的自适应动态面控制方法,不仅克服了反推设计过程中的缺陷,同时解决了在线调整参数过多的现象,大大减少了计算量.该论文主要针对时滞系统和一类带有死区的随机系统运用基于神经网络的动态面控制进行了研究.其主要结论包括以下两个部分:1)一类非仿射非线性时滞系统的基于神经网络的自适应动态面控制对一类时滞系统在状态时滞未知和不确定干扰条件下进行了控制器设计并进行稳定性分析.首先,为了使未知非仿射函数具有显式的控制输入,我们运用中值定理将其进行分解.然后,进行基于神经网络的动态面控制设计:将所有未知函数打包,作为一个整体用神经网络逼近.随后,用Lyapunov-Kraoskii泛函来补偿未知时滞不确定项,进行稳定性分析.最后,用仿真实例验证了控制器设计的有效性.2)一类带有死区的不确定随机系统的输出反馈自适应动态面神经网络控制研究了带有死区的不确定随机系统的输出反馈自适应动态面控制器的设计问题.首先,对系统进行了观测器设计.然后,进行基于观察器的动态面控制设计和稳定性分析:将所有未知函数仅用一个神经网络来逼近.最后,用仿真实例验证了结果的正确性和所提方法的有效性.

关键词：非线性时滞系统不确定随机系统死区自适应动态面控制神经网络输出反馈 Lyapunov-Kraoskii泛函