事件触发机制下无模型多智能体系统的分布式优化（英文）

研究了一类一般非线性无模型多智能体系统的分布式优化问题。每个智能体的动态模型是未知的,只能获得输入和输出数据的信息。首先,通过采用无模型自适应控制方法,将原来未知的非线性系统等效转化为动态线性化模型。然后,为保证所有智能体输出的一致性误差收敛,提出一种基于事件触发机制的一致性控制方案。其次,引入分布式梯度下降法,提出一种新的事件触发无模型自适应分布式优化算法。根据李亚普诺夫稳定性理论,给出闭环系统达到一致性和最优性的充分条件。最后,通过仿真实验验证算法设计方案的有效性。     

一类离散时间非线性多智能体系统的一致性

研究了离散时间非线性多智能体系统的一致性问题。针对递归非线性模型中的未知参数,利用泰勒展开式推导了投影算法辨识参数。基于把参数估计值作为参数真值的基本设计思想和自适应控制理论中的必然等价原则,利用智能体的邻居历史信息,提出了分布式自适应控制律,使得多智能体系统达到了一致性。最后用仿真验证了理论结果的有效性和可行性。     

带有未知参数和通讯时延的多智能体蜂拥控制

模拟自然界蜂拥现象的蜂拥控制是多智能体协同控制中的一个重要问题。针对带有未知参数的复杂多智能体系统研究其蜂拥控制策略,并且考虑了蜂拥过程中存在通讯时变时延的情况。采用参数自适应控制方法,给出了带有未知参数和通讯时延的多智能体系统分布式自适应控制器;依据代数图知识和Lyapunov定理,对建立的多智能体分布式控制系统进行了稳定性分析。理论分析结果表明,在分布式自适应控制作用下,带有未知参数和通讯时延的多智能体系统能够很好地达到蜂拥状态;数值仿真结果也验证了该蜂拥控制算法的有效性。     

最小事件间隔时间可设计的分布式事件触发优化算法

针对多智能体系统中的分布式凸优化问题,本文提出一种基于自适应事件触发机制的零梯度和优化算法.基于虚拟时钟设计了一种自适应事件触发条件,当每个智能体的虚拟时钟满足该条件时才触发条件,有效地降低了控制器的更新次数和系统的通信负担.通过构造李雅普诺夫函数,证明了在该算法下所有智能体的状态能渐近收敛到全局最优解.此外,所设计的事件触发条件使得最小事件触发间隔时间可设计,有效地排除Zeno行为.最后,通过仿真验证了该算法的有效性.     

多Euler-Lagrange系统抑制抖振分布式有限时间包含控制

为了抑制多Euler-Lagrange系统分布式包含控制时控制输出的抖振现象,且实现系统的有限时间收敛,对多EulerLagrange系统的抑制抖振分布式有限时间包含控制方法进行了研究.在系统存在模型不确定性与外界干扰的情形下,采用有限时间滑模控制方法,结合系统的模型特点,提出了分布式有限时间包含控制算法.首先,通过定义包含控制误差变量和选取合适的高阶有限时间滑模变量,设计了一种分布式有限时间包含控制律.为了实现控制器输出的抑制抖振特性,将符号函数项包含在控制律的导数中,经过积分后,可以得到连续的控制输出.针对系统存在的模型不确定性和外界干扰,设计了自适应估计律对其上界进行估计和补偿.基于图论和矩阵理论,利用Lyapunov方法证明了系统能够在有限时间内稳定,且模型不确定性和外界干扰的估计是有效的.最后,选取多机械臂系统作为模型进行了仿真验证.结果表明,所提控制算法对滑模控制中因不连续的切换项产生的抖振现象有很好的抑制作用,且系统可以在有限时间内实现收敛.     

组合体航天器的姿态无模型自适应控制

为解决转动惯量参数未知组合体航天器的姿态精确控制问题,基于无模型自适应控制方法设计了一种不依赖于航天器精确动力学模型的组合体航天器姿态无模型自适应控制算法.首先,基于单输入单输出离散时间系统的数据驱动控制方法推导得出无模型自适应控制方程;然后,将无模型自适应控制方法拓展到组合体航天器姿态控制中,设计应用于组合体航天器姿态控制的无模型控制器;此外,为了缩短控制收敛时间,结合组合体航天器动力学特性,对姿态无模型控制器的控制过程进行优化设计;最后,以在轨服务航天器目标抓捕后的操作为研究背景进行组合体航天器的无模型自适应控制算法和无模型控制过程优化算法的数学仿真,验证了算法的有效性和可行性.数学仿真结果表明:所设计的组合体航天器无模型自适应算法有效,能够实现惯性参数未知的组合体航天器的姿态精确控制;且通过无模型控制过程优化设计,可以实现组合体航天器姿态控制过程的快速收敛;同时,该算法具有较高的控制精度.     

异构多智能体系统耗散性异步控制器设计

为应对因复杂网络攻击、物理限制等因素导致异构多智能体系统的系统模态与控制器模态异步问题,保证多智能体系统的一致性,提高系统运行安全性,提出了一种基于耗散性能的输出反馈控制器设计方法。针对实际工程中状态不可测得的情况,采用了更具实际意义的输出反馈控制,并设计了一个分布式动态补偿器,结合输出调节技术将异构多智能体系统构建为一个闭环误差系统。采用隐马尔可夫模型,对多智能体系统与控制器的异步现象进行刻画,形成一个双链马尔可夫跳变模型。利用Lyapunov稳定性分析方法给出闭环误差系统的随机稳定与严格(D,E,F)-α耗散性条件,实现了异构多智能体系统的输出一致性。进一步,通过将具有耗散性能的异步控制器增益设计转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,得到了增益设计方法。最后通过一个仿真实例验证了本研究所提出控制算法的有效性。结果表明：与现有结果相比,本研究所设计的基于输出反馈的耗散性异步控制器对各类多智能体系统具有良好的兼容性;同时,还有许多技术难题亟需解决,而随着科技的发展,更加通畅的网络通信方式与灵敏的传感器网络可以作为以后多智能体协同控制领域关键问题突破的参考。     

基于行为的分布式多智能体系统

提出了一种基于行为的分布式多智能体结构 ,在此基础上设计并建立了一个多自主机器人系统实验平台。允许系统中的各移动机器人分布式通讯、规划和控制。系统仿真和实验结果证明了系统能正确地完成不同的任务     

一种基于动态事件触发的分布式优化算法

针对多智能体系统优化问题,提出一种基于动态事件触发机制的分布式优化算法.基于李雅普诺夫函数方法设计一种新型的动态事件触发控制器,相较于传统静态事件触发控制方法,所提出算法可有效降低多智能体间通信负担以及控制器计算负担.此外,利用周期采样信息进行事件触发条件设计,可避免智能体连续检测事件触发条件,并可消除Zeno现象.通过数值仿真验证了算法的有效性.     

分数阶时滞不确定多智能体系统的自适应控制

针对分数阶多智能体系统中存在的时滞、不确定性和非线性问题,提出一种含时滞不确定的分数阶多智能体系统自适应控制方法.通过设计自适应的通讯控制协议,减小了领导者和相邻智能体通讯时过大常数控制增益带来的能源浪费.输入时滞符合智能体之间的通讯延时情况,不确定项满足有界条件,非线性项满足弱化的利普希茨条件.利用图论基础、改进的分...     

全局信息未知的多智能体自适应容错包容控制

研究一类带有执行器故障并且全局信息未知的多领航者多智能体系统包容控制问题,其中执行器故障包括失效、卡死和中断。针对未知的全局信息问题,即Laplacian矩阵的最小特征值未知,通过自适应技术在线估计了控制器的耦合增益,进而设计鲁棒容错控制器实现跟随者的状态跟踪误差在不确定性、扰动、非线性动态和故障同时存在的情况下的稳定性,并给出一个仿真算例来验证所提出的方法的有效性。最终保证了跟随者的状态跟踪误差的渐近稳定性,即所有的跟随者状态轨迹能够跟踪到多个领航者所形成的凸包区域内。     

Hopf Bifurcation Research of Hydraulic Turbine Governing System with a Saturation Nonlinearity

A nonlinear mathematical model for hydro turbine governing system with saturation nonlinearity in small perturbation has been proposed with all the essential components, i.e. turbine, PID type governor with saturation part and generator included in the model. Existence, stability and direction of Hopf bifurcation of an example HTGS are investigated in detail and presented in forms of bifurcation diagrams and time waveforms. The analysis show that a supercritical Hopf bifurcation may exist in hydraulic turbine systems in some certain conditions. Moreover, the dynamic behavior of system with different parameters such as T_w, T_ab, T_y and K are studied extensively. An example with numerical simulations is presented to illustrate the theoretical results. The researches provide a reasonable explanation for the Hopf phenomenon happened in operation of hydroelectric generating unit.     

Model-free Adaptive Control for Spacecraft Attitude

To measure the jitter performance of the Tirthy Meter Telescope tertary mirror(TMT M3), the model of jitter based on the accerleration signal is established. First and foremost, the procedure TMT required to processs the jitter data is presented. Then, the jitter of the system is divided into two parts: powered jitter and unpowered jitter. The metric of the jitter is required to be in the form of displacement or angle. So the frequency integration is involved to minify the error source introduced by the tending iterm in the time domain integration. In the evaluation of the power jitter, the accelerometers are used to obtain the rigid body motion of the tertiary mirror. The random decrement technique and dominated mode theory are applied to obtain the model of unpowered jitter. A classical telescope performances a 1.6” RMS jitter metric; for a four meter scale system, the resonance frequency is around 107 Hz, powering, with 0.14% damping. Consequently, the tip (183 Hz,0.6%) and tilt (193 Hz, 0.19%) are both be measured. Using this model, the system engineers can estimate the unpowered jitter when the system is presented in the distortion.     

一类非线性系统的无模型学习自适应控制

对于一类常见非线性离散系统，提出了其动态线性逼近的增量型模型、无模型自适应控制律和带有参数限定时域长度的参数自适应预报递推算法。实现了对时滞非线性系统的无模型学习自适应控制。通过仿真表明，该算法对于一类非线性系统实现无模型学习自适应控制是正确和有效的。     

Finite-time adaptive consensus of a class of multi-agent systems

Multi-agent systems (MASs) are ubiquitous in natural and artificial systems. This paper aims to establish the finite-time adaptive consensus criterion for a class of MASs with nonlinear dynamics. Traditionally, the finite-time consensus criterion is often established based on the prior information on Lipschitz constants and the eigenvalues of Laplacian matrix. However, it is difficult to acquire the above prior information for most real-world engineering systems. To overcome the above difficulty, this paper develops the finite-time consensus criteria for a class of MASs with nonlinear dynamics via adaptive technique. In detail, we design the finite-time distributed node-based and edge-based adaptive consensus protocols for a class of MASs with fixed and switching topologies. Numerical simulations are also given to validate the proposed finite-time adaptive consensus criterion.     

基于动态线性逼近的非线性系统无模型自适应控制

对于一类常见多重时滞非线性离散系统,提出了其动态线性逼近的增量型模型,无模型自适应控制律和带有参数限定时域长度的参数自适应预报递推算法,实现了对时滞非线性系统的无模型自适应控制。该算法不用解Diophantine方程,无需矩阵运算,在线计算量很小,实时性好,具有很强的抑制噪声干扰能力。通过仿真表明,该算法对于一类非线性系统实现无模型自适应控制是正确和有效的。     

多效蒸发的无模型自适应控制研究

将基于紧格式线性化的非线性系统无模型自适应控制方法应用在多效蒸发控制中。控制器的设计是直接基于称为伪偏导数的向量,伪偏导数是根据多效蒸发系统的人工神经网络模型的输入输出信息在线导出的。并利用MATLAB仿真实验证明了该方法的有效性和稳定性,其性能优于传统PID控制。     

一类多重时滞非线性系统无模型学习自适应控制

对于一类常见多重时滞非线性离散系统,提出了基于动态线性逼近的增量型最小化模型,递推预测模型,无模型学习自适应控制律和带有参数限定时域长度的参数自适应预报递推算法,实现了对存在较在的多重时滞非线性系统的无模型学习自适应控制,该算法不需要受控系统的结构信息,数学,外部实验信号和训练过程,不用解Diophantine方程,无需矩阵运算,在线计算量很小,实时性好,仅用受控系统的I／O数据来设计,传统的未能模动态不存在,通过仿真表明,该算法对于一类非线性系统实现无模型自适应控制是正确和有效的。     

三相电弧炉电极调节控制系统的鲁棒自适应控制

讨论了基于反馈线性化的鲁棒控制方法在在非线性系统控制中的应用.应用基于微分几何的反馈线性化方法将单相电极调节系统等价为完全可控线性系统,考虑三相耦合及弧长扰动的影响,设计了鲁棒自适应控制器,进行了MATLAB仿真.结果表明,基于反馈线性化鲁棒控制方法,可以有效克服三相耦合和弧长扰动的影响,在电弧炉电极调节系统控制中有一定的潜力.