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切换拓扑下多自主水下航行器编队一致性控制

哈尔滨工程大学学报 2023年第4期44卷 587-593页

作者：张勋周立广邢文姚思博哈尔滨工程大学智能科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对含有通信时延的多自主水下航行器系统的控制问题,本文提出了包含相对位置信息以及速度阻尼器的一致性控制算法。通过反馈线性化方法将多自主水下航行器运动学模型和动力学模型转化为二阶积分器形式。对含通信时延的系统构造Lyapunov... 详细信息

针对含有通信时延的多自主水下航行器系统的控制问题,本文提出了包含相对位置信息以及速度阻尼器的一致性控制算法。通过反馈线性化方法将多自主水下航行器运动学模型和动力学模型转化为二阶积分器形式。对含通信时延的系统构造Lyapunov-Krasovskii泛函,利用积分不等式和线性矩阵不等式理论,得到多自主水下航行器系统实现一致的充分条件。研究表明:仿真实验证明了所提控制算法的有效性,并验证了在随机切换拓扑和编队队形变换时此控制协议下的多AUV系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过设置位置层和速度层通信拓扑,减少速度和位置的耦合,并提高收敛速度,多自主水下航行器系统可以收敛到期望位置。

关键词：多自主水下航行器编队一致性控制通信时延有向切换拓扑网络化系统线性矩阵不等式反馈线性化多智能体系统

输出死区下的随机多智能体系统一致性饱和控制

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控制与决策 2023年第5期38卷 1249-1257页

作者：于跃飞林国怀马慧周琪鲁仁全广东工业大学自动化学院广州510006 广东工业大学数学与统计学院广州510006 广东省智能决策与协同控制重点实验室广州510006

针对一类存在输入饱和和输出死区现象的非严格反馈非线性随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络一致性饱和控制算法.首先,为了解决非对称输入饱和问题,构造一类与所考虑智能体相同阶次的辅助系统;然后,以反步法和辅助系统作为框架,... 详细信息

针对一类存在输入饱和和输出死区现象的非严格反馈非线性随机多智能体系统,提出一种自适应神经网络一致性饱和控制算法.首先,为了解决非对称输入饱和问题,构造一类与所考虑智能体相同阶次的辅助系统;然后,以反步法和辅助系统作为框架,利用神经网络处理系统中的未知非线性函数,并结合Nussbaum函数解决输出死区问题;接着,利用动态面控制技术避免“计算爆炸”问题;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论验证所提出的控制算法能够保证闭环系统全部信号依概率半全局一致最终有界;最后,通过数值仿真和实例仿真的结果验证所提出控制算法的有效性.

关键词：随机多智能体系统一致性控制输入饱和输出死区

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重载列车多智能体模型的鲁棒一致性控制方法

控制与决策 2023年第5期38卷 1448-1456页

作者：李中奇王睿华东交通大学江西省先进控制与优化重点实验室南昌330013 华东交通大学电气与自动化工程学院南昌330013

重载列车全长数公里,其运行过程是复杂的动力学系统.重载列车自动驾驶的关键核心技术是跟踪给定的速度曲线.以重载列车智能货车方案为基础,通过分析列车运行动力学过程,建立重载列车多智能体模型;考虑列车运行时外界的未知干扰,同时保... 详细信息

重载列车全长数公里,其运行过程是复杂的动力学系统.重载列车自动驾驶的关键核心技术是跟踪给定的速度曲线.以重载列车智能货车方案为基础,通过分析列车运行动力学过程,建立重载列车多智能体模型;考虑列车运行时外界的未知干扰,同时保证车厢间处于安全距离,提出一种重载列车复合一致性控制器:用相邻车厢单元的速度等信息构建一致性算法并引入滑模控制加快系统速度一致性收敛;列车不同车厢受到干扰视为未知扰动,且随着滑模增益增加会使系统抖动较大、鲁棒性削弱,所以设计观测器估计扰动并补偿至控制器保证系统收敛并提高抗干扰性;引入人工势函数确保相邻车厢单元间距处于安全范围内,减小纵向冲动.采用Matlab软件进行仿真,跟踪给定速度曲线,并用多种干扰来模拟未知因素对列车的影响,与不加观测器的控制器效果进行对比.仿真结果表明:该复合一致性控制器能够较好跟踪设定速度曲线,速度误差保持在±0.4 km/h以内,且车厢间距处于设定的安全范围内;与不加观测器的控制器在同样干扰下作对比,所提出的控制器的速度跟踪误差仍然在±4 km/h以内,且对于未知干扰有较好的鲁棒性.

关键词：重载列车多智能体人工势函数鲁棒性一致性控制滑模观测器

基于线性变换的领导-跟随多智能体系统动态反馈均方一致性控制

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自动化学报 2022年第10期48卷 2474-2485页

作者：郑维张志明刘和鑫张明泉孙富春燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 清华大学信息科学技术学院北京100084

研究了基于半马尔科夫(Markov)跳变的领导-跟随多智能体系统(Multi-agent system, MAS)的均方一致性控制问题.首先,针对多智能体系统同时存在通信时滞和执行器故障的问题,提出基于线性变换的动态反馈控制策略.其次,将实现领导-跟随多智... 详细信息

研究了基于半马尔科夫(Markov)跳变的领导-跟随多智能体系统(Multi-agent system, MAS)的均方一致性控制问题.首先,针对多智能体系统同时存在通信时滞和执行器故障的问题,提出基于线性变换的动态反馈控制策略.其次,将实现领导-跟随多智能体系统的均方一致性问题转化为多智能体误差系统的稳定性控制问题.再次,设计动态反馈控制器,利用李亚谱诺夫(Lyapunov)函数抑制系统的非线性特性,解决由控制器未知增益矩阵产生的非线性问题.使领导-跟随多智能体系统达到均方一致,并给出系统的H性能指标分析系统的鲁棒性.最后,仿真结果表明基于线性变换设计的动态反馈控制策略具有良好的控制性能,并且能够提高领导-跟随多智能体系统的动态特性.

关键词：半Markov跳变系统多智能体系统动态反馈线性变换一致性控制

电网不平衡下模块化多电平变换器无源一致性控制方法

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电力系统自动化 2022年第3期46卷 85-95页

作者：薛花田广平扈曾辉王育飞杨兴武上海电力大学电气工程学院上海市200090 国网山东省电力公司肥城市供电公司山东省肥城市271000

针对采用传统矢量控制的模块化多电平变换器(MMC)在电网发生单相短路时易发生系统运行失稳的问题,从能量角度出发,提出形式简单、稳定性较好的无源一致性控制方法。以电网不平衡情形下正序电流期望轨迹快速跟踪与负序电流快速抑制为第1... 详细信息

针对采用传统矢量控制的模块化多电平变换器(MMC)在电网发生单相短路时易发生系统运行失稳的问题,从能量角度出发,提出形式简单、稳定性较好的无源一致性控制方法。以电网不平衡情形下正序电流期望轨迹快速跟踪与负序电流快速抑制为第1目标,通过建立MMC端口受控耗散哈密顿模型,求取不影响全局能量耗散的"无功力",简化无源性控制器设计,实现全局能量在期望平衡点处达到最小,闭环控制系统全局渐近稳定。以提升正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步性为第2目标,将当前相与相邻相的并网电流期望轨迹跟踪误差作为状态误差引入无源性控制律,提出无源一致性控制方法,实现正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步达成。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明:所提方法在系统单相短路故障分别与直流侧电压阶跃变化、有功功率波动、MMC参数摄动同时发生时具有良好动静态性能、宽稳定域和强鲁棒性。

关键词：电网不平衡模块化多电平变换器端口受控耗散哈密顿模型无源性控制一致性控制

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多电机驱动系统的一致性控制

控制与决策 2022年第3期37卷 654-660页

作者：郭胜辉尤任阳苏州科技大学电子与信息工程学院江苏苏州215009

以单摆系统为例,研究一类多电机驱动系统的一致性控制问题.针对一个由6个直流电动机驱动的单摆系统,提出一种基于比例积分观测器的一致性协议控制设计方法.利用H∞技术,所提观测器可以在估计系统状态的同时,得到未知输入和可测噪声的有... 详细信息

以单摆系统为例,研究一类多电机驱动系统的一致性控制问题.针对一个由6个直流电动机驱动的单摆系统,提出一种基于比例积分观测器的一致性协议控制设计方法.利用H∞技术,所提观测器可以在估计系统状态的同时,得到未知输入和可测噪声的有效估计,在此基础上构建分布式一致性控制协议,并将求解观测器增益矩阵和一致性增益矩阵转化为求解线性矩阵不等式的问题.最后,对某给定参数的多电动机驱动的单摆系统进行Matlab仿真,结果表明所提方法是正确且有效的.

关键词：多电动机驱动一致性控制比例积分观测器未知输入可测噪声线性矩阵不等式

基于微分平滑理论的MMC电容电压波动无源一致性控制方法

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电力系统自动化 2022年第9期46卷 158-170页

作者：薛花扈曾辉陈程王育飞杨兴武上海电力大学电气工程学院上海市200090

以模块化多电平换流器(MMC)电容电压波动抑制为目标,设计了微分平滑控制律,通过构建电容电压波动与注入环流间的非线性平滑映射关系,实现存在不确定性输入干扰或未建模误差情况下注入环流期望轨迹的快速准确求取,解决了数值解析法计算... 详细信息

以模块化多电平换流器(MMC)电容电压波动抑制为目标,设计了微分平滑控制律,通过构建电容电压波动与注入环流间的非线性平滑映射关系,实现存在不确定性输入干扰或未建模误差情况下注入环流期望轨迹的快速准确求取,解决了数值解析法计算复杂的问题。为实现注入环流期望轨迹快速跟踪,设计了形式简单的无源性控制律,以最小内部能耗满足子模块电容电压波动抑制需求;为提升三相电容电压跟踪同步性,将相邻相的注入环流期望轨迹跟踪误差作为状态误差引入无源性控制律,提出了无源一致性控制方法,实现MMC电容电压波动抑制和三相电容电压均衡双目标,同时确保闭环控制系统全局渐近稳定。基于MATLAB/Simulink仿真结果和基于dSPACE的实验结果验证了所提方法具有计算量小、稳定域宽、鲁棒性强、同步性好的特点。

关键词：模块化多电平换流器电容电压波动抑制微分平滑理论无源性控制一致性控制

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基于智能体异质影响的观点一致性控制研究

小型微型计算机系统 2023年

作者：张甜甜尚丽辉上海理工大学光电信息与计算机工程学院

针对传统观点模型中个体影响能力相同的简单设定，本文基于社会网络结构的拓扑属性，将节点度相关的时变指数权重引入连续观点模型，提出异质权重观点演化动力学模型，研究多智能体系统中的个体异质性对观点演化行为的影响，并从网络拓... 详细信息

针对传统观点模型中个体影响能力相同的简单设定，本文基于社会网络结构的拓扑属性，将节点度相关的时变指数权重引入连续观点模型，提出异质权重观点演化动力学模型，研究多智能体系统中的个体异质性对观点演化行为的影响，并从网络拓扑结构角度对观点一致性进行分析和控制。仿真结果表明与传统模型相比，网络个体的异质性相互作用极大地改变了观点演化状态，促进了整个系统的观点一致性达成。随着权重指数增大，个体的异质性影响能力增加，使网络连通性增强。网络中节点度较大的个体的主导作用促使观点能够更快地收敛达成一致，从而提高了系统收敛效率。与固定权重观点模型相比，权重随观点的动态演化使系统能够在相对有限的交互邻域内更快地收敛。

关键词：观点演化权重网络异质影响一致性控制多智能体系统

Round-Robin协议下基于观测器的多智能体系统H∞一致性控制

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同方期刊数据库

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信息与控制 2022年第6期51卷 719-729,740页

作者：宋金波董宏丽申雨轩张金南东北石油大学人工智能能源研究院黑龙江大庆163318 东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

针对一类具有非线性动态特性的多智能体系统,研究Round-Robin (RR)通信协议下基于观测器的H∞一致性控制问题。在智能体与其邻居智能体之间的通信信道引入了Round-Robin通信协议,缓解信道拥堵带来的测量丢失、时延等问题。通过RR协议的... 详细信息

针对一类具有非线性动态特性的多智能体系统,研究Round-Robin (RR)通信协议下基于观测器的H∞一致性控制问题。在智能体与其邻居智能体之间的通信信道引入了Round-Robin通信协议,缓解信道拥堵带来的测量丢失、时延等问题。通过RR协议的调度,使得智能体在每一时刻确保能够接收到一个邻居智能体信息。首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对每个智能体的状态进行估计,然后,根据估计状态设计一致性控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出多智能体系统满足H∞一致性性能指标的充分条件,进而通过求解线性矩阵不等式(LMI)获得观测器及控制器参数。最后,将本文设计的控制算法应用于数值仿真和柔性连杆机器人的一致性控制,验证所设计算法的可行性和有效性。

关键词：多智能体一致性控制 Round-Robin协议状态观测器 H∞性能