基于领导者的群体机器人编队及导航控制

介绍了基于领导者的群体机器人一致性方法,在此基础上提出一种群体机器人编队及导航控制方法。该方法采用分层控制策略,即控制系统分为目标层、领导层和跟随层。将目标层中目标点的位置信息发送给领导者,采用位置一致性算法使领导者朝目标运动;与此同时,领导者将其状态信息发送给跟随层中的跟随者,采用基于领导者的群体机器人编队控制方法,使跟随者与领导者保持一定的队形朝着目标运动。该方法可针对由多个子集构成的群体机器人系统进行导航。通过计算机仿真和群体机器人实验平台验证了所提方法的有效性。     

Leader-following多自主体系统时变编队跟踪控制

考虑时变时延,研究了高阶leader-following多自主体系统的分布式时变编队跟踪控制问题.针对连续高阶多自主体系统,设计了基于观测器的时变编队跟踪控制协议,通过状态变换,将系统的时变编队跟踪控制问题,转变为误差系统的稳定性问题.然后利用图论及李雅普诺夫稳定定理,研究了系统实现时变编队跟踪控制的充分条件,并且指出时变编队参考函数与时变时延无关.最后,数据仿真结果证明了所设计的协议能使follower自主体实现时变编队,并且跟踪leader自主体的轨迹.     

具有通信时延下多无人机编队控制

 针对具有二阶动力学特性多无人机系统模型,在具有通信时延及编队构型时变的情况下,本文提出了一种基于一致性理论的编队控制算法。首先将多个无人机的时变编队控制问题转换成闭环系统的渐近稳定问题;然后通过构造Lyapunov-Krasovskii 函数,并以线性矩阵不等式（linear matrix inequality）的形式给出多无人机编队系统时变编队稳定的充分条件;最后以被视为质点的多无人机系统为例进行了仿真验证。结果表明：当通信时延、控制协议参数等满足稳定条件时,文中提出的编队控制算法能使多无人机编队系统形成期望的时变编队队形。     

输入饱和下水面舰艇的时变编队控制

在多艘水面舰艇编队控制中,为了弥补较强的不确定性,并降低控制器对系统信号的测量负担,提出水面舰艇编队的时变控制设计方案。首先,通过引入光滑函数来处理饱和约束,同时通过构造含有时变增益的状态变换,将原系统的跟踪控制问题转化为一个新的时变系统的镇定问题。然后,结合向量反推控制设计方法,给出时变反馈控制器的显式形式,保证闭环系统所有信号都有界且所有跟随船以期望的时变编队队形渐近跟踪到领导船。最后,仿真算例验证理论结果的有效性。     

基于一致性的无人机编队飞行几何构型控制

本文研究群体无人机系统编队飞行中的几何构型控制问题。采用一阶运动学模型进行系统描述,用有向图来表示其通信网络结构,将领导者-跟随者控制结构和一致性跟踪理论相结合,提出了一种协同控制算法,在不需要每台无人机都能接收到领导者状态信息的情况下,使无人机在编队飞行过程中改变几何构型的同时还可以相应改变行进方向。最后通过仿真验证了该控制算法的有效性。     

多移动机器人鲁棒容错编队控制算法研究

针对基于领航者-跟随者编队架构的多移动机器人系统,考虑存在执行器故障且拓扑结构为非平衡拓扑的情况,给出了多移动机器人实现编队运行的鲁棒容错控制算法。利用反馈线性化、降价等方法处理机器人模型的非线性及非完整约束等问题;考虑非平衡拓扑结构下的执行器故障问题,设计基于领航者-跟随者法的鲁棒容错控制方法;最后在Matlab/Simulink环境下对算法进行了软件仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

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.     

多移动机器人鲁棒容错编队控制算法研究

针对基于领航者-跟随者编队架构的多移动机器人系统,考虑存在执行器故障且拓扑结构为非平衡拓扑的情况,给出了多移动机器人实现编队运行的鲁棒容错控制算法。利用反馈线性化、降价等方法处理机器人模型的非线性及非完整约束等问题;考虑非平衡拓扑结构下的执行器故障问题,设计基于领航者-跟随者法的鲁棒容错控制方法;最后在Matlab/Simulink环境下对算法进行了软件仿真,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
     

基于自触发脉冲牵制的机坪多智能体网络协同策略

针对机坪多智能体网络场景下传统的一致性算法存在收敛性差、资源严重浪费等问题,提出一种基于自触发脉冲牵制的控制策略.基于图论建立机坪多智能体网络模型,设计脉冲激发函数,实现对脉冲触发时刻自行预估;改进节点重要度评价算法,拓宽评价指标的维度,提高牵制节点选取的合理性.在MATLAB中进行网络状态收敛性模拟分析.结果表明：提出的方法在降低采样触发频率、减少受控节点数的同时,有效提高了网络的收敛速度,并使收敛趋势更为平滑,且拓扑结构越简单,控制效果越好.     

基于动态事件触发策略的多AUV一致控制

针对多个自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles,AUVs）编队问题,为了减少多AUV频繁通信造成的能量消耗,提出一种基于分布式动态事件触发的领导者-跟随者一致控制算法. 设计一个包含广义位置和载体速度的辅助变量简化AUV模型. 同时基于滑模变结构控制、一致性理论及动态事件触发策略,...     

周期间歇性牵制控制的复杂网络有限时间同步

针对具有时变时滞的复杂网络有限时间同步问题,提出了基于周期间歇性牵制控制的同步方法。通过构造Lyapunov-Krasovskii泛函,并基于有限时间稳定性理论、矩阵理论和不等式技巧,给出了有向网络和无向网络分别实现有限时间同步的充分条件,并讨论了有向网络和无向网络在实现有限时间同步时所需牵制的关键节点的最少数量以及如何选择关键节点。同时,结合周期间歇性控制策略和牵制控制策略,设计出了有限时间周期间歇性牵制控制器,最后利用数值模拟验证了结果的正确性和有效性。     

节点子集时变脉冲下的多智能体一致性分析

通过引入对节点进行脉冲牵制控制的手段,设计基于节点子集的时变脉冲牵制控制来获得多智能体系统的一致性.结果表明,时变脉冲强度的允许范围完全取决于图的拉普拉斯矩阵所对应特征值为0的左特征向量、牵制节点及其个数,并且证明了脉冲可以非常稀疏、脉冲时间间隔有下界.同时随着控制节点的增加,多智能体网络系统收敛速度更快.最后,给出数值模拟来验证所得结果的正确性.     

高阶时滞多智能体系统的固定时间一致性控制

为了研究输入滞后和外部干扰影响下的多智能体系统的固定时间一致性控制问题,提出基于Pade近似一致性误差的领导跟随一致性控制方法。首先,为跟随者设计分布式观测器以获得领导者的状态信息;其次,利用Pade近似方法,引入时滞虚拟变量,将时滞一致性误差转化为无时滞一致性误差,并基于动态增益控制方法设计系统的分布式动态控制协议,利用固定时间稳定性理论得到系统实现固定时间一致性的充分条件和收敛时间的上界;最后,通过仿真实验验证理论结果的正确性。     

基于自适应牵制控制的时变时滞复杂网络同步

针对一类节点含时变时滞的复杂网络模型的同步问题,提出一种简单有效的自适应牵制控制方法。设计了一个自适应控制器,对复杂网络的部分节点实施牵制控制;构造适当的Lyapunov函数,给出网络和其孤立节点达到全局指数渐近同步的充分条件;最后通过数值仿真实验验证了文中方法的有效性。     

基于领航者模式的多机器人行星式编队运动

根据行星系公转与自转的运行规则,提出了基于领航者模式的行星式多机器人编队方法.在该模型中,领航者机器人相当于行星系中的恒星,而跟随者机器人相当于行星系中的行星,领航者机器人和跟随者机器人之间依靠万有引力实现编队的聚合与稳定前行,实现跟随者机器人围绕领航者机器人运转,编队半径可以随时改变,以适应环境的变化;同时,群体机器...     

时变离散系统的渐进稳定性检验定理及算法

提出了时变离散系统的渐近稳定性检验定理和算法．给出基于时变离散系统的传输矩阵的范数或谱半径检验定理的判椐,为时变离散系统的渐近稳定的充分和必要条件．讨论了时变离散系统与端点离散时不变系统两者间稳定性检验的区别,表明时变离散系统的稳定性不能由其时变系统矩阵集合的端点矩阵来确定．     

噪声干扰下基于采样信息的含领导者耦合谐振子系统二分同步控制

基于采样信息,研究测量噪声干扰下含有领导者耦合谐振子系统的二分同步问题.采用脉冲控制和牵制控制的思想,设计一种仅使用离散时刻速度采样信息的二分同步控制策略,并应用脉冲微分方程理论和矩阵理论等,给出保证该耦合谐振子系统与领导者谐振子实现二分同步的充分性判据.事例验证了理论结果的有效性.     

随机双曲正切模型的鲁棒H_∞控制

研究了具有时变时滞的一种新颖模型——随机双曲正切模型的鲁棒可镇定和鲁棒控制问题.基于线性矩阵不等式和Lyapunov-Krasovskii方法,提出了时滞依赖的稳定性准则,由此进一步给出了鲁棒非线性状态反馈控制律,相应的控制器可保证闭环系统是均方意义下渐近稳定的.对于H∞控制问题,一种鲁棒H∞控制器的设计方法被提出,它对于给定的H∞性能指标能够保证闭环系统是均方意义下渐近稳定的.最后用一个设计示例和仿真结果验证了本文提出的方法的有效性.     

二阶非线性多智能体系统的输出反馈同步控制

针对一类具有"领导者"的二阶非线性多智能体系统,提出一种输出反馈同步控制算法.该算法采用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数,将动态面控制与指定性能控制相结合,降低了控制器设计的复杂性,而且保证了系统的暂态性能.稳定性分析证明了在多智能体系统状态不完全可测情形下,"跟随者"输出收敛于"领导者"输出的较小邻域内,并且同步误差始终保持在指定界内.以船舶航向同步控制为例,仿真验证了算法的有效性.     

非线性系统控制器综合的一种新方法(英文)

基于正切线性化控制技术和状态依赖Riccati微分方程方法,提出了一种新的非线性控制器综合策略.受正切线性化控制的启发,首先,将一类非线性系统的非线性反馈镇定问题转化为状态依赖线性时变系统的反馈镇定器设计问题.然后,给出了求解导出线性时变系统反馈镇定器设计问题的一种基于状态依赖Riccati微分方程方法.为实现该控制器的求解,仅需实时求解给定正定初始条件下的状态依赖Riccati微分方程.此外,本文所得到的解析结果还能保证非线性闭环反馈系统的指数渐近稳定性.最后,用一个数值算例验证了本文给出方法的有效性.