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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

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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

无领航者的多euler-lagrange系统有限时间一致性算法

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控制理论与应用 2014年第1期31卷 93-99页

作者：刘源王仕成闵海波刘志国廖守亿第二炮兵工程大学301教研室西安陕西710025

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... 详细信息

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.

关键词：协调控制有限时间稳定性 euler-lagrange系统一致性

有向图中网络euler-lagrange系统的自适应协调跟踪

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自动化学报 2011年第5期37卷 596-603页

作者：梅杰张海博马广富哈尔滨工业大学控制科学与工程系哈尔滨150001

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... 详细信息

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.

关键词：多智能体系统协调跟踪分布式控制自适应控制 euler-lagrange系统

考虑时延的多euler-lagrange系统自适应神经网络协调跟踪控制

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系统工程与电子技术 2016年第5期38卷 1132-1138页

作者：孙延超陈亮名李传江马广富哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

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... 详细信息

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。

关键词：分布式控制 euler-lagrange系统协调跟踪通讯时延神经网络

有向图中网络euler-lagrange系统无需相对速度信息的群一致性

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自动化学报 2018年第1期44卷 44-51页

作者：曹然梅杰哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院深圳518055

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... 详细信息

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.

关键词：多智能体系统 euler-lagrange系统群一致性自适应控制

时延网络中euler-lagrange系统的分布式自适应协调控制

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自动化学报 2012年第8期38卷 1270-1279页

作者：刘源闵海波王仕成张金生刘志国第二炮兵工程大学科研部西安710025 第二炮兵工程大学301教研室西安710025

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... 详细信息

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.

关键词： euler-lagrange系统协调控制通信时延自适应控制

输入受限的网络euler-lagrange系统有限时间一致性

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哈尔滨工程大学学报 2016年第2期37卷 157-161,167页

作者：袁利毫罗礼勇昝英飞李新飞哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 黑龙江大学数学科学学院黑龙江哈尔滨150001

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... 详细信息

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。

关键词： euler-lagrange系统有限时间速度信息不可测一致性算法

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

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控制与决策 2016年第4期31卷 693-700页

作者：孙延超李传江姚俊羽马广富哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

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... 详细信息

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.

关键词： euler-lagrange系统多智能体系统包含控制自适应控制神经网络

拒绝服务攻击下的euler-lagrange系统的安全控制

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空间控制技术与应用 2018年第5期44卷 76-80,88页

作者：曹然程龙复杂系统管理与控制国家重点实验室中国科学院自动化研究所北京100190 人工智能学院中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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.

关键词： euler-lagrange系统事件触发控制 DOS攻击