切换有向拓扑中的网络化Euler-Lagrange系统自适应同步控制（英文）

In this paper, the cooperative control problem of networked Euler-Lagrange systems with parametric uncertainties and unidirectional interaction is addressed under dynamically changing topology. As the communication graph evolves over time, a distributed control law via local effective interactions is designed. Adaptive techniques are used to deal with parametric uncertainties in the dynamics. With a continuous Lyapunov function, it is obtained that synchronization can still be achieved asymptotically as long as the union graph of the switching topologies has a directed spanning tree frequently enough. Extensions to disturbance rejection problems are also addressed using simple disturbance-observer or sliding mode control scheme. Illustrative examples with comparing simulation in the context of attitude synchronization of five non-identical spacecraft are further presented to show the effectiveness of the proposed cooperative control strategy.     

切换网络拓扑下Euler-Lagrange系统的分布式协调控制

研究切换网络拓扑下含未知参数的分布式Euler-Lagrange系统(简称EL系统)的自适应协调控制问题.通过引入一种新颖的自适应控制构架,设计了分散式控制器,使其容许未知的系统参数.基于图论,Lyapunov稳定性理论以及切换控制理论证明了算法的稳定性.本文特色在于在同一理论框架下处理EL系统协调控制中的未知参数问题与切换拓扑问题,实现静态和动态两种情况下的控制目标.仿真结果验证了算法的有效性.     

有向切换拓扑条件下多航天器分组姿态协同控制

针对有向切换拓扑条件下多航天器分组姿态协同控制问题,提出一种基于变量代换和矩阵分解的控制方法.首先,给出分组情况下系统Laplacian矩阵特征值的性质,并对航天器姿态模型进行变量代换,将非线性系统的分组姿态协同问题转化为线性系统的分组一致问题;然后,通过分解Laplacian矩阵,将分组一致问题转化为线性切换系统的稳...     

时延网络中 Euler-Lagrange 系统的分布式自适应协调控制

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.     

具有切换拓扑的时滞耦合网络的同步控制

针对一类具有耦合时滞且耦合拓扑集合给定的动态复杂网络模型存在同步的要求,传统的网络同步不能通过单一拓扑结构实现时,如何通过拓扑之间的切换来实现网络的同步.为解决上述问题,提出构建合适的Lyapunov函数给出了网络同步所需要满足的条件和相应的切换规则.进行仿真的结果与已有的研究结果相比,动态复杂网络的耦合矩阵可为一般的形式,并不需要满足同时上三角化和同时对角化等条件.仿真结果验证了结论的有效性和正确性.     

有向图中网络Euler-Lagrange系统的自适应协调跟踪

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.     

一类非拓扑等价混沌系统的自适应同步控制

基于自适应控制策略和Lyapumov稳定性理论,对一类非拓扑等价的Lorenz系统,Chen系统和Lu系统的同步控制问题进行了研究。通过构造适当的控制函数和设计参数的自适应控制律,实现了Lorenz系统与Chen系统,Lorenz系统与Lu系统的大范围渐近稳定同步,导出了两混沌系统同步的充分条件;数值仿真表明了该方法的有效性。     

无线网络化系统自适应能量调度与协同控制

无线网络化系统（wireless networked control system,WNCS）中节点能量受限是影响系统性能的重要因素．本文提出了一种自适应能量调度方法解决节点能量与控制需求问的矛盾,在采样周期与能量消耗之间关系的基础上,利用动态采样周期实现能耗的实时调节,满足节点生存时间的需求．进而,将自适应采样的WNCS建模为一类具有短暂不确定切换信号的离散切换系统,采用切换状态反馈控制律,利用切换系统理论分析了系统的稳定性,给出了系统渐近稳定时控制器增益与滞留时间需要满足的约束条件．最后在Truetimel．5和MATLAB仿真平台上验证了文中提出的方法和结论．     

有向拓扑下网络化运动控制系统的容侵同步控制

摘 要: 针对有向通信拓扑下网络化多轴运动控制系统收到网络攻击威胁及未建模不确定性影响,其轨迹同步控制精度迅速下降,提出了一种基于分布式中间观测器的容侵同步控制方法。首先将非线性未建模不确定性分解成控制通道匹配分量和不匹配分量,进而将攻击、领航者的参考输入和非线性匹配部分合并成一个组合未知输入信号,通过设计分布式中间观测器对跟踪误差系统的状态、组合未知输入信号进行估计并设计容侵同步控制协议。利用李雅普诺夫函数证明跟踪误差系统稳定性。网络化多轴运动控制系统的实验结果表明所提方法能够保证系统具有良好的容侵同步控制性能,并且能够通过调节特定参数确保跟踪误差系统对于不匹配非线性不确定性的鲁棒性。     

有向切换拓扑下多智能体系统编队控制

针对多智能体系统编队形成过程中受lur'e型非线性项影响,并考虑降低系统通信要求,基于一致性理论,设计了分布式控制器,使得多智能体系统形成时变编队.利用Laplacian矩阵的特殊性质,对其进行分解,将多智能体系统的编队控制问题转化为低阶系统的稳定性问题.给出了切换拓扑的平均驻留时间概念,据此提供了一种设计分布式控制器...     

不确定型网络系统的分布式自适应跟踪控制器

文章针对带有不确定性的非线性网络系统设计了协调跟踪控制器, 使得follower实现了对仅部分信息可测且受干扰的动态leader的跟踪. 文章运用神经网络方法对follower动态进行建模, 提出了基于观测器的自适应控制策略, 并且通过Lyapunov理论证明, 在适当的网络拓扑条件和适当选择参数的前提下, 该网络系统可以达UUB (Cooperative Uniformly Ultimately Bounded). 最后, 文章给出仿真实例以验证所提算法的有效性.     

一类欧-拉系统的全系数自适应控制研究

对于动力学方程未知的全驱动多变量欧-拉系统,进行了基于特征模型的全系数自适应控制方法研究.根据全系数自适应控制思想,针对全驱动欧-拉系统提出了差分方程形式的特征模型,并得到该特征模型各系数的一些性质.基于建立的特征模型,提出多变量黄金分割控制律和相应的自适应控制策略,并对闭环系统的稳定性进行了分析.最后对两连杆的空间机器人进行了仿真,仿真结果表明了该自适应控制方法的优越性.     

切换信息拓扑和时变时滞下离散时间线性多智能体系统一致性的平均驻留时间条件

研究了有向切换信息拓扑和时变时滞下离散时间线性多智能体系统的一致性问题.首先,通过适当的线性变换把一致性问题转化为相应的时变时滞线性切换系统的渐近稳定问题; 然后,利用构建的李亚普诺夫函数和平均驻留时间模式,建立了一致性问题可解的基于线性矩阵不等式的时滞依赖充分条件,研究了如下两种情形: 1)所有信息拓扑都是可一致的,2) 部分信息拓扑是可一致的; 最后,数值实例验证了结果的正确性.     

混沌和超混沌系统的自适应有限时间投影同步

在混沌系统投影同步的研究中,针对驱动-响应系统达到投影同步的时间不确定问题,提出了一种可以预先计算出同步时间,且在此时间内混沌系统实现投影同步的方法.对给定的驱动系统,构造合适的响应系统;采用自适应控制法,仅在误差系统的部分状态变量上加入自适应控制器;采用李亚普诺夫稳定性理论证明了在所采用的自适应控制律作用下,误差系统稳定同时驱动-响应系统达到有限时间投影同步.以典型的统一混沌系统和超混沌系统进行了数值仿真,结果进一步验证了上述控制方法的有效性与可行性.     

基于切换逻辑的非线性系统自适应鲁棒控制器设计

In this paper, a switching logic-based adaptive robust control is proposed for a class of nonlinearly parameterized systems (NPS). Specifically, the controller mainly consists of a robust type term to address the system uncertainty, and a switching logic tuning mechanism to update the involved control gain. The constructed controller achieves a global uniformly ultimate boundedness (GUUB) result for the system errors, and simulation results are included to demonstrate the effectiveness of the control law.     

非线性系统自适应最优切换控制方法

针对具有未知动态和M个平衡点的连续时间非线性系统, 将线性自适应最优切换控制器和未建模动态补偿器相结合, 基于嵌入转换技术和近似动态规划思想, 提出一种自适应最优切换控制方法. 首先在非线性系统的M个平衡点建立M个线性化模型, 当模型参数已知时, 提出由线性最优切换控制器、切换准则、未建模动态补偿器以及非线性系统组成的控制系统结构; 当模型参数未知时, 在每个平衡点附近采集输入和状态数据, 利用黎卡提方程的迭代求解公式、最小二乘方法、极小值原理以及二次规划技术得到非线性系统的自适应最优切换控制器和最优切换序列; 最后进行仿真实验, 实验结果验证了所提方法的有效性、优越性和实际可应用性.