多个体系统一致性问题

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 多个体系统的概念及应用
• 1.2 一致性问题的描述及研究现状
• 1.3 基本概念
• 1.4 主要工作与章节安排
• 第二章 具有二阶连续动态多个体系统
• 2.1 系统模型及控制器的设计
• 2.2 时不变网络条件下系统的一致性
• 2.3 时变网络条件下系统的一致性
• 2.4 仿真例子
• 2.5 本章小结
• 第三章 离散时间系统的一致性控制研究
• 3.1 系统模型及控制器的设计
• 3.2 一致性分析
• 3.3 仿真例子
• 3.4 本章小结
• 第四章 二阶多个体系统有向时滞网络的H∞控制
• 4.1 系统模型及控制器的设计
• 4.2 有向图中系统的一致性
• 4.3 带有时滞的系统的一致性
• 4.4 仿真例子
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与思考
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢