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离散时间高阶不确定线性多个体系统保性能一致性分析

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控制理论与应用 2016年第6期33卷 841-848页

作者：徐君张国良曾静汤文俊黄鑫火箭军工程大学301教研室陕西西安710025 火箭军工程大学数学教研室陕西西安710025 火箭军长沙地区代表室湖南长沙410205

本文研究了存在参数不确定性的离散时间高阶多个体系统保性能一致性问题,给出了一种设计其线性一致性协议的方法.首先,通过模型转换的方法将该问题转换为一组离散时间不确定系统的稳定性问题;然后,构造合适的Lyapunov函数并利用离散时... 详细信息

本文研究了存在参数不确定性的离散时间高阶多个体系统保性能一致性问题,给出了一种设计其线性一致性协议的方法.首先,通过模型转换的方法将该问题转换为一组离散时间不确定系统的稳定性问题;然后,构造合适的Lyapunov函数并利用离散时间系统稳定性理论,推导出一个使离散时间高阶不确定多个体系统获得保性能一致的LMI充分条件;接着,以一致性序列的形式给出参数不确定条件下的离散时间高阶多个体系统的一致性收敛结果.最后,参数不确定的对比数值仿真验证了本文理论的正确性和有效性.

关键词：不确定系统离散时间多个体系统一致性保性能

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具有不同通信时延的多个体系统的一致性

东南大学学报（自然科学版） 2008年第1期38卷 170-174页

作者：刘成林田玉平东南大学自动化学院南京210096

针对具有不同通信时延的多个体系统的一致性问题,提出了一种引入自身时延的一致性协议.根据广义Nyquist判据与Gerschgorin圆盘定理,得到了系统渐近收敛一致的充分条件.在多个体系统的有向连接拓扑含有一个全局可达节点的条件下,一致收... 详细信息

针对具有不同通信时延的多个体系统的一致性问题,提出了一种引入自身时延的一致性协议.根据广义Nyquist判据与Gerschgorin圆盘定理,得到了系统渐近收敛一致的充分条件.在多个体系统的有向连接拓扑含有一个全局可达节点的条件下,一致收敛的充分条件仅与个体的自身时延、以及个体与邻居个体的连接权值有关.在提出的协议中,引入自身时延能够加速具有通信时延的多个体系统的收敛速度,而通信时延并不影响系统的收敛,但其可以延长收敛时间.此外,得到了系统最终收敛的一致状态的求解方法.仿真结果证明了结论的正确性.

关键词：一致性多个体系统通信时延协调

基于局部一整体反馈控制的多个体系统的稳定性

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控制理论与应用 2008年第3期25卷 551-555页

作者：刘志新中国科学院数学与系统科学研究院系统科学研究所北京100190

本文提出了一类基于局部-整体反馈控制的多个体系统稳定性问题的框架.该问题具有以下特点:1)每个个体有自身的动力学演化规律,本文假设他们为带噪声的线性回归离散动态方程;2)每个个体通过优化自身的局部目标函数与其他个体耦合在一起.... 详细信息

本文提出了一类基于局部-整体反馈控制的多个体系统稳定性问题的框架.该问题具有以下特点:1)每个个体有自身的动力学演化规律,本文假设他们为带噪声的线性回归离散动态方程;2)每个个体通过优化自身的局部目标函数与其他个体耦合在一起.在此框架下,本文给出了最优的局部一整体反馈控制律,并初步研究了在此控制律作用下系统的参数对闭环系统均方稳定性的影响.

关键词：多个体系统均方稳定局部一整体反馈控制律局部目标函数

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多个体系统的鲁棒一致性

多个体系统的鲁棒一致性

作者：黄新宇安徽理工大学

学位级别：硕士

近年来网络化多个体系统的一致性问题已经引起了很多学者的关注,广泛的应用在不同的领域,如生物学,数学,计算机和控制领域。一致性问题的关键是如何设计合理的一致性算法或协议使网络中的个体能够达成一致。目前大多数文献假设多个体系... 详细信息

近年来网络化多个体系统的一致性问题已经引起了很多学者的关注,广泛的应用在不同的领域,如生物学,数学,计算机和控制领域。一致性问题的关键是如何设计合理的一致性算法或协议使网络中的个体能够达成一致。目前大多数文献假设多个体系统在理想的环境中工作,而在实际环境下,个体间发送和接收信息时会产生测量噪声和通信时延,个体与个体之间不能精确地发送和接受邻居个体的信息,这可能导致多个体系统不稳定。因此研究具有通信时延和测量噪声的多个体系统的鲁棒一致性具有十分重要的意义。本文主要针对一般的有向非平衡网络,研究在固定拓扑和切换拓扑下离散时间多个体系统在复杂环境下(噪声/时延)的鲁棒一致性问题。正文可以分成两部分：一、考虑固定拓扑的含噪声和时延的多个体系统鲁棒一致性。关于多个体系统的一致性已有很多研究。本文在此基础上考虑了时延和测量噪声这两个重要因素。我们证明,如果通信时间延迟有一个上限,多智能体系统可以实现均方一致性,最终一致收敛到一个随机变量的值。最后通过仿真算例验证了本文的主要结论。二、考虑切换拓扑的含噪声和时延的多个体系统鲁棒一致性。由于时延和噪声的存在,目前存在的分析方法如随机李雅普诺夫理论已经不再适用分析多个体系统的一致性。考虑网络拓扑是切换的且为非平衡图,研究具有噪声和时延的多个体系统鲁棒一致性。利用控制增益来抑制测量噪声,通过模型转化的方法,将有时延的模型转换为无时延的模型。文中通过引入一个新的控制协议,借助于系统扩维的方法和转移矩阵的收敛性质,证明了在切换有向网络拓扑结构下多个体系统就能够实现均方意义上的一致性。总之,在固定拓扑或切换拓扑结构下以及通信时延与测量噪声共同影响下,所提出的算法均是收敛的,并且可以达到均方意义上的一致性。

关键词：多个体系统鲁棒一致性时延噪声均方一致性随机逼近算法转移矩阵系统扩维

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多个体系统的一致性与能控性

多个体系统的一致性与能控性

作者：王康青岛大学

学位级别：硕士

作为控制领域的两个热点问题,多个体系统的能控性和一致性得到了专家学者的广泛研究。本文主要研究了分别在一阶和二阶邻居协议下多个体系统的一致性收敛速度以及在时变拓扑结构下多个体系统的能控性和能观性保持问题。本文有以下主要... 详细信息

作为控制领域的两个热点问题,多个体系统的能控性和一致性得到了专家学者的广泛研究。本文主要研究了分别在一阶和二阶邻居协议下多个体系统的一致性收敛速度以及在时变拓扑结构下多个体系统的能控性和能观性保持问题。本文有以下主要研究内容:本文对代数图论、常见的拓扑结构、邻接矩阵、Laplacian矩阵、结构能控性等基本知识进行了整理和解释,对一阶、二阶一致性协议、Leader-follower模型、动态边模型进行了详细介绍和定义。此外介绍了在不同一致性协议下系统的一致性收敛速度,研究了不同拓扑结构下系统对应的最优一致性协议,分析了在Leader-follower模型下具有时变拓扑结构的多个体系统的能控性以及能控性保持的问题,并对得到的结论进行证明和仿真,此外对动态边模型的相应结论进行了证明;最后采用机器学习相关算法对多个体系统进行研究,通过对个体进行分类,筛选出符合要求的个体。

关键词：多个体系统图论一致性协议能控性机器学习

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多个体系统的聚集行为建模和仿真研究

多个体系统的聚集行为建模和仿真研究

作者：金丹温州大学

学位级别：硕士

本文研究多个体系统的聚集问题。近年来,多个体系统的研究工作已成为一个研究热点。这主要是由于多个体系统的广泛应用,如多个无人驾驶飞行器协调运动、鸟群的飞行、水下航行器的群体行为、分散式传感网络、卫星簇的姿态协调、通讯网络... 详细信息

本文研究多个体系统的聚集问题。近年来,多个体系统的研究工作已成为一个研究热点。这主要是由于多个体系统的广泛应用,如多个无人驾驶飞行器协调运动、鸟群的飞行、水下航行器的群体行为、分散式传感网络、卫星簇的姿态协调、通讯网络的拥塞控制等。尽管应用背景是不同的,但是它们的基本原理是相似的,即利用个体的局部信息通过简单的控制律使系统达到全局的控制目标。主要研究内容如下： 1、第一章对群体聚集问题的当前研究状况进行了综述。针对于聚集问题,前人提出了哪些一阶模型、二阶模型,并做了哪些方面的工作,得到了什么结果,同时也指出我们接下去所要做的工作。 2、第二章介绍群体聚集问题的一阶模型。关于具有营养面的一阶模型,我们对一类具有常吸引力项与无界排斥力项作用的群体研究了聚集的范围,对系统的稳定性也做了分析。关于具有营养面的一阶加权模型,我们对一类具有线性吸引力项与无界排斥力项作用的群体做了聚集范围的估计。仿真例子证明了理论结果的正确性。 3、为了更加合理描述生物的聚集行为,在第三章中引入了基于牛顿动力学的二阶聚集模型。对于基于位置的二阶模型,我们对一类有线性吸引力项和有界排斥力项作用的群体,研究了群体的聚集范围、最终速度、稳定性等,仿真例子表明给出的群集模型能较好的描述群集现象。对于基于位置和速度的二阶模型,我们对线性吸引力项与有界排斥力项、线性吸引力项与无界排斥力项、常吸引力项与无界排斥力项作用的群体我们也给了理论证明与实验模拟。

关键词：多个体系统聚集稳定性李亚普诺夫函数

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多个体系统中的边拉普拉斯方法及应用

多个体系统中的边拉普拉斯方法及应用

作者：侯佩佩青岛大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展与进步,多个体系统的研究也得到了迅速的发展,而一致性问题又是多个体系统研究中的一个十分重要的课题。本文通过一种新的方法——边拉普拉斯方法研究了一致性问题在队形控制中的应用,主要内容包括： 1.刻画了状... 详细信息

随着科学技术的发展与进步,多个体系统的研究也得到了迅速的发展,而一致性问题又是多个体系统研究中的一个十分重要的课题。本文通过一种新的方法——边拉普拉斯方法研究了一致性问题在队形控制中的应用,主要内容包括： 1.刻画了状态一致性问题与边一致性问题。介绍了边拉普拉斯矩阵等一些特殊矩阵,概括了边拉普拉斯矩阵的性质,通过定理与证明得出了边拉普拉斯与图拉普拉斯之间的相似转换。 2.定义了一个可允许的参照队列,分别通过测量约束系统和控制约束系统这两种系统详细阐述了边拉普拉斯在队形控制中的应用,并得出了系统的降阶次系统的动态方程。对拓扑结构系统中的生成树结构和圈结构分别进行了讨论与分析,指出系统可以忽略圈结构的多余信息而达到一致性。 3.针对拓扑结构系统中的圈结构,采用了一种改造的控制器。分析了如何使系统达到更快的收敛速率,从而提高系统的性能。针对这种改造的控制器,我们举例并通过仿真进行了验证。 4.提供了一种双积分模型,并分别对其结点一致性和边一致性进行了分析,从而达到与一致性动态方程相一致的动态。 5.最后探讨了边拉普拉斯与非线性一致性的问题。实际中的物理模型有许多并不是线性的,因此,非线性一致性的研究就变得非常有实际意义。

关键词：多个体系统边拉普拉斯一致性生成树拓扑结构

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多个体系统一致性问题

多个体系统一致性问题

作者：王芳温州大学

学位级别：硕士

近几年来,由于多个体系统在许多领域包括生物、物理,计算机科学以及控制等方面有着广泛的应用。主要有无人飞行器的合作控制、动物聚集行为、水下航行器的群体行为、分布式传感网络,卫星编队控制、粒子群运动以及分布计算等,成为这些学... 详细信息

近几年来,由于多个体系统在许多领域包括生物、物理,计算机科学以及控制等方面有着广泛的应用。主要有无人飞行器的合作控制、动物聚集行为、水下航行器的群体行为、分布式传感网络,卫星编队控制、粒子群运动以及分布计算等,成为这些学科的共同研究热点之一。本文分别针对连续时间和离散时间问题,主要探讨了固定时间拓扑和切换时间拓扑二阶多个体系统在领导和跟随者框架（leader-following）下的一致跟踪问题。假设领导个体（leader）的运动速度是未知且是时变的,并假设只有部分个体能够观测到领导个体的信息,利用局部信息构造系统分散式控制协议。利用图论、矩阵理论和Lyapunov函数的方法,分别建立系统在固定信息拓扑网络和切换信息拓扑网络情形下保证系统达到一致的条件。本文研究了基于H∞控制理论的多个体系统的一致性研究,考虑个体之间信号在传输与检测过程中受到的外来干扰以及传感器本身的内部噪声的影响。假定个体之间的网络拓扑图是随机切换的且是有向的。首先,给出了基于邻居规则的控制协议,将每个个体的动力学方程表示成二阶模型。其次,针对位置和速度的控制输出分别设计了加权系数。最后,利用图论、矩阵理论和Lyapunov函数的方法,分别考虑无通信时滞和有通信时滞的两种情形,以矩阵不等式的形式给出系统达到一致的充分条件,并通过仿真实例用来说明所得理论结果有效性。研究的结果有重要的理论意义和实际应用价值。

关键词：多个体系统 Lyapunov函数一致性 H∞控制理论

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多个体系统牵引控制下的能控性

多个体系统牵引控制下的能控性

作者：孙小菲南京师范大学

学位级别：硕士

多个体系统是具有一定网络结构的一组动态系统.从数学模型上来看,多个体系统就是一组具有图结构的微分方程组或者差分方程组.多个体系统控制理论有广泛的应用背景,比如机器人群的协作,无人机群的编队以及卫星群的姿态同步.多个体系统控... 详细信息

多个体系统是具有一定网络结构的一组动态系统.从数学模型上来看,多个体系统就是一组具有图结构的微分方程组或者差分方程组.多个体系统控制理论有广泛的应用背景,比如机器人群的协作,无人机群的编队以及卫星群的姿态同步.多个体系统控制理论扩展了传统单个体系统的控制理论,是结合了图论、微分方程理论和控制理论的一个新的研究分支.多个体系统的牵引控制就是通过控制动态网络中的某些节点来控制整个系统的行为.能控性是动态系统控制理论中的一个基本概念,它反映了外部输入对系统行为的控制能力.多个体系统在牵引控制下的能控性则是探究能否通过牵制部分节点来实现对整个动态网络的控制能力,它正在逐步发展成为一个新的研究热点.本文主要研究了线性多个体控制系统在牵引控制下的能控性问题.首先建立了一个一般形式的数学模型,该模型涵盖了已有文献中的模型,并将已有的结果推广到了这个一般化模型中,得到了能控性的必要条件以及充分条件.其次针对一些具体的网络结构包括圈图、完全图、星状图及Petersen图,给出了牵引控制的设计,并对能控性给出了证明.

关键词：多个体系统能控性牵引控制图