《基於勢場法的多智慧型體系統魯棒自適應剛性編隊控制》是依託揚州大學，由王芹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於勢場法的多智慧型體系統魯棒自適應剛性編隊控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王芹
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究了基於勢場法的多智慧型體系統魯棒自適應剛性編隊控制問題。在實際編隊過程中，由於通信和感測範圍的有限性、編隊任務的複雜性、運動過程中智慧型體之間的避撞以及環境等因素導致閉環控制系統中各個子系統均含有非線性環節，並且這些非線性子系統之間通過拓撲網路相互耦合，這就給編隊控制器的設計以及閉環系統的穩定性分析帶來了諸多困難與挑戰。鑒於此，本項目針對一階積分器系統和更複雜的非線性系統模型，採用圖論、自適應攝動理論和非光滑理論相結合的方法，設計合適的編隊控制策略，解決多平衡點問題，並分析無向通信和有向通信拓撲下編隊控制系統的全局穩定性。進一步，考慮相對位置不能精確測量、通信時延和切換拓撲這些實際因素對系統性能不可忽略的影響，結合觀測估計法和自適應攝動法，研究系統性能改善問題，並分析整個閉環系統的穩定性。該項研究將會縮小理論與套用的差距，為多智慧型體編隊系統從理論走向實際系統的開發打下紮實的基礎。
結題摘要
本課題重點研究了基於勢場法的多智慧型體系統魯棒自適應協調編隊控制以及具有未建模動態的一類非線性系統魯棒自適應輸出反饋控制問題。主要研究內容包括：(1)針對更複雜的系統模型，基於自適應攝動方法，研究了多智慧型體系統全局穩定性剛性編隊控制問題，初步解決了多平衡點問題。針對已有的負梯度控制算法，證明存在不期望的穩定的平衡態，進而針對二階積分器系統和非完整小車系統設計基於攝動方法的編隊控制策略，從而使得整個系統達到唯一期望的佇列形狀。(2)研究了通信不連續甚至中斷、滯後等條件下多智慧型體系統的非線性自適應協調編隊控制問題。分別針對二階積分器系統和非完整小車模型，當通信拓撲是切換拓撲時，引入非光滑分析和非線性控制理論證明了所提編隊控制算法能夠保證多機器人系統達到期望的編隊，並且互相通信的機器人之間不發生碰撞。進而針對具有時延和間斷通信的有向拓撲，利用自適應控制策略和兩步法設計協調跟蹤控制策略，解決了非完整鏈式系統的協調編隊控制問題。(3)當智慧型體之間的相對位置信息不能夠精確測量時，利用自適應方法來估計未知測量誤差，引入勢能函式法設計自適應編隊控制律。根據所提控制算法，非完整系統達到期望隊形，且任意通信小車之間不發生碰撞。(4)分別針對具有狀態和輸入未建模動態的嚴格反饋非線性系統、純反饋非線性系統以及非線性時變時滯系統，基於K-濾波器、動態面技術和後推設計方法，研究基於神經網路的參數自適應輸出反饋控制方案，引入非對稱的障礙李亞普諾夫函式，證明了閉環控制系統的所有信號半全局一致終結有界以及跟蹤誤差收斂到零的小區域內。 研究結果已在國內外學術期刊及會議上發表論文14篇，分別有7篇、13篇論文被SCI、EI收錄，授權軟體著作權8項，發明專利1項，實用新型專利1項，已培養5名碩士研究生。本項目的研究具有重要的理論意義和實用價值。
