理想通信及通信时延下Euler-Lagrange多智能体系统的一致性控制

本文研究了一类Euler-Lagrange多智能体系统的领导跟随一致性控制问题。分别考虑通信网络拓扑为无通信时延和存在通信时延两种情形,设计了基于滑模思想的一致性控制协议。利用李亚普诺夫稳定性理论,证明了Euler-Lagrange多智能体系统在所设计控制协议下能达到一致性。最后的仿真结果验证了所提算法的有效性。     

具有不一致时延的随机多智能体网络H_∞编队控制

研究了存在外界干扰时离散随机多智能体系统的编队控制,其中随机多智能体网络的变换服从马尔科夫链。假设系统中存在不一致的常数时延,首先,设计了编队控制协议,使得跟随者跟踪虚拟领导的同时形成所要求的编队,且和其它智能体达到速度一致。然后,基于Lyanunov稳定性理论,以LMI的形式给出了误差系统稳定并满足H∞指标要求的充分条件,并指出,对于系统中所考虑的常数不一致时延无上限要求。最后,仿真结果证明了所设计协议的有效性。     

离散多智能体系统的分布式编队跟踪控制

本文研究了离散多智能体系统在固定有向拓扑中的分布式编队控制,同时假设此系统跟踪时变参考状态。首先,针对一阶系统设计了控制协议,给出了系统稳定时协议参数需满足的充要条件,结果表明,跟踪误差的上限正比于采样周期。其次,针对二阶系统,考虑了速度一致性,其编队控制协议可用同样的方法研究。最后通过仿真,结果证明了所设计协议的有效性。     

二阶多智能体系统的跟随者-多领导者聚集控制

针对二阶连续时间多智能体系统的跟随者-多领导者集合聚集控制问题,假设每个领导者的运动速度为同一常数且它们之间没有通信,基于邻居原理,对网络没有通信限制(零通信时延)和有通信时延的情形,分别提出了一个新的控制协议;利用频域分析、矩阵理论和Nyquist稳定性判据,对零通信时延和有通信时延的情形,分别得到所有的跟随者都能够聚集于由多个动态领导者组成的凸多边形区域的充分条件;最后,通过数值仿真验证了文中所提控制协议的有效性和可行性.     

基于切换拓扑的网络化多智能体系统领导跟随H_∞一致性

研究网络化多智能体系统在切换拓扑下的领导跟随H∞一致性问题.考虑有界网络诱导时延的影响,提出一个基于采样数据的一致性控制协议.基于此协议,领导跟随H∞一致性问题转化为带有区间时变时延的误差切换系统的H∞控制问题.基于时延上下界构造分段的Lyapunov-Krasovskii泛函,得到各个子系统的控制器设计判据,多智能体系统在所设计的控制器和切换规则的作用下实现领导跟随H∞一致.最后,通过一个仿真例子验证所提方法的有效性.     

异质多智能体系统的编队控制

目的研究异质多智能体系统的编队控制问题。方法基于图论和李雅普诺夫直接方法进行研究。结果针对由一阶和二阶积分器智能体构成的异质多智能体系统,给出了一种基于一致性的时变编队控制协议。结论证明了使用上述协议的异质多智能体系统能够解决编队控制问题。     

离散时间异质多智能体系统的一致性控制

针对由一阶智能体和二阶智能体组成的离散异质多智能体系统,研究其一致性问题.设计无通信时延和具有有界通信时延时的分布式一致性协议,通过将系统转化为自治的离散时间线性时不变系统,运用矩阵理论和代数图论方法,分析得到系统实现一致性的充分条件.获得的充分条件与采样周期、控制参数和系统的拓扑结构有关.证明了系统的一致性不受有界通信时延影响.数值仿真结果验证了理论结果的正确性.     

基于事件触发的非线性多智能体系统一致性

针对有向网络拓扑下具有非线性动态的多智能体系统,提出了基于事件触发的一致性控制协议;在实际的多智能体系统中,每个智能体的机载电池的容量和数量是有限的,基于事件触发的一致性协议能够有效地减少智能体控制器的更新次数,从而节约有限的计算资源;智能体的触发时刻由智能体的触发条件所确定,每个智能体只在触发时刻才更新自己的控制器;首先研究了集中式的一致性控制协议,主要利用矩阵理论的方法将一致性问题转化为微分方程的稳定性问题,得到了系统达到一致性的条件;然后研究了分布式的一致性控制协议,在协议中每个智能体只需利用邻居智能体的状态;利用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的两个协议能够解决一致性问题,而且不会出现Zeno现象;最后,仿真实例验证了理论结果的有效性。     

异质多智能体系统在固定拓扑下的分组一致性

研究了异质多智能体系统的分组一致性,针对固定通信拓扑情况,提出了一种基于邻接信息的分布式控制协议,并通过李雅普诺夫理论,推导出异质多智能体系统实现分组一致性的充分条件.最后利用数值仿真验证了理论分析的正确性.     

具有变通信时延的多智能体系统的平均一致性

把一致性增益引入到一致性协议中,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了具有时变通信延迟的多智能体系统达到一致的充分条件.分析了当多智能体系统的网路拓扑是强连通平衡图且通信时延具有合适的上界时,带有有界时变延迟的多智体系统的平均一致性问题.证明了当在协议中引入一致性增益时,对于具有不同通信时延的多智能体系统,若时变通信时延的上界满足一定条件,则不论网络拓扑是不变的还是切换的,系统都能够达到平均一致,并且可通过求解线性矩阵不等式得到时变时延的上界.对于具有变时延的多智能体系统,存在相应的时延上界使得系统达到一致.所得结论对于具有时变拓扑网络的多智能体系统也成立.     

基于PSO优化LS-SVM的GPRS工业控制网络时延预测

针对GPRS工业控制网络,采用Socket通信方式搭建了测试平台,在此平台上使用TCP和UDP两种协议对GPRS网络实际时延进行了测试和分析,给出了现场应用中的指导意见.基于时间序列分析,采用粒子群优化的最小二乘支持向量机的方法对GPRS工业控制网络时延进行了预测.仿真结果表明,该方法能较好地预测GPRS网络的时延,为之后的网络预测控制提供了良好的基础.     

Second-order consensus in networks of agents with delayed dynamics

This paper proposes second-order consensus protocols and gives a measure of the robustness of the protocols to the time-delays existing in the dynamics of agents with second-order dynamics. By employing a frequency domain method, it is proven that the information states achieve second-order consensus asymptotically for appropriate time-delay if the topology of the network is connected. Particularly, a nonconservative upper bound on the fixed time-delay that can be tolerated is found. The consensus protocols are distributed in the sense that each agent only needs information from its neighboring agents, which makes the proposed protocols scalable. It reduces the complexity of connections among agents significantly. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the theoretical results for second-order consensus in networks in the presence of time-delays existing in the dynamics of agents.      

虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_∞动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_∞动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

瞬时耦合二阶多体系统的一致性及时滞效应

对于二阶多智能体,提出一种具有输入和通讯时滞的脉冲控制算法,分析可得这一算法的一致性准则. 同时讨论了输入时滞和通讯时滞对二阶多体系统的一致性能的影响. 结果表明,在确定二阶多体系统的一致动力学方面,通讯时滞比输入时滞有更重要的作用. 具体而言,没有通讯时滞时,二阶多体系统达到了动态一致,即个体的速度是一个非零常数;然而,只要有通讯时滞,在一定条件下系统的速度一致状态就是零.此外,发现一个更有趣的事实是,在无向网络拓扑作用下,通讯时滞或输入时滞将增强二阶多体系统的同步性能. 最后用一些数值仿真验证了理论结果的有效性.     

时滞二阶多个体时变网络系统的一致性

研究了时变通讯拓扑结构下二阶多个体网络系统的一致性问题,通过采用线性矩阵不等式方法,对于有时滞的连续动态网络系统给出了一致性协议,并对协议进行了理论分析,在给定网络连通的情况下得出了二阶时变系统达到一致的充分条件,它保证了即使网络在受一定时滞影响的前提下,系统最终也能达到一致,最后采用计算机仿真验证了结果的有效性.     

基于正则神经网络模型的时滞混沌系统预测控制

研究模型未知、不稳定的不动点位置及其局部性态未知情形下的时滞混沌系统的控制问题。提出了一种神经网络预测控制方法,将模型未知时的时滞混沌运动控制到不稳定的不动点处。分析了控制系统(包括观测器、正则神经网络预测器和在线训练的线性神经网络预测控制器)的稳定性,与现有同类方法比较,本方法收敛速度快,算法简便。仿真实验表明了本方法的有效性。     

不确定非线性时滞系统的时滞无关鲁棒可靠H_∞控制的LMI条件(英文)

研究了一类不确定非线性时滞系统的鲁棒可靠H∞控制问题。通过Lyapunov泛函方法及LMI技术,首先针对无不确定性非线性时滞系统给出了使其保持全局指数稳定且具有给定扰动抑制水平的充分条件。通过简单运算,获得了存在参数扰动的不确定非线性系统的LMI条件。应用LMI最优化方式设计的鲁棒可靠H∞状态反馈控制。数值算例演示了结论的有效性。     

基于人工物理法的多智能体协同控制

 对多智能体的协同控制和队形重构技术进行研究,采用人工物理法完成多智能体的队形建立与队形保持。人工物理法是一种分布式的控制方法,对传感器信息和通信的依赖程度较低,并可以很好地移植到大规模系统中。人工物理法通过设定虚拟的物理力,完成机器人速度和方向信息的解算,并用这些信息进行实时控制。同时为保证在障碍物区域内的智能体避障,采用沿墙跟踪策略,设计双输入、单输出的模糊控制器实现智能体的避障。为克服多模态运动的转换瞬态,利用四点平滑抑制模态转换瞬态。通过传感器探测外界环境,获得相关环境信息并确定障碍物的位置,由此依据判决条件完成多智能体控制的模态转换,进行队形重构。通过复杂环境中的数学仿真及多智能体协同控制的实验验证,表明该系统具有良好的鲁棒性和适应性。     

具有输入时延的离散时间多智能体系统事件触发编队控制研究

利用复Laplacian研究了一类由复差分方程描述的离散时间多智能体系统事件触发编队控制问题.通过构造含有智能体状态信息及指数衰减函数的事件触发函数,根据事件触发条件确定了事件触发时间序列.设计的触发函数仅利用邻居的离散信息,避免了智能体之间的连续通信,极大地节约了有限的通信带宽资源和计算资源.设计了含有输入时延且只在事件时间序列点处触发的控制器,大大减少了控制器的更新频率,避免了控制器的连续更新.在事件驱动控制策略下,证明了多智能体系统能形成任意给定队形的相似编队的充分条件,并且给定了输入时延存在的范围.同时,也排除了事件触发时间序列在离散意义下可能存在的Zeno现象.通过数值仿真例子验证了该文理论结果的有效性.