《基於遠程通信和感測器網路的多自主體系統的協調控制》是依託中國科學院數學與系統科學研究院，由張紀峰擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於遠程通信和感測器網路的多自主體系統的協調控制
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：張紀峰
- 依託單位：中國科學院數學與系統科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究以局部感測器網路為通信平台，並通過遠程通信網路互聯的多自主體系統的分散式協調控制。這類系統既不同於基於遠程通信的單個體系統，又不同於僅僅基於局部鄰居信息的單一多自主體網路，是一個全新的研究領域。本項目融合通信理論和系統控制理論，以及感測器網路控制和人機互動等先進信息技術，研究基於遠程通信和感測器網路的多自主體系統的層次化建模、通信協定和協調控制的一體化設計方法，發展一套適用於在遠程全局信息傳輸和感測器局部信息交流下的多自主體系統協調控制理論，開發實時最佳化算法，以群體救援和環境探測為背景，進行遠程互聯的多機器人網路協調控制實驗，為感測器和多機器人網路在國民經濟和國防建設中的套用提供堅實的理論支撐。建立基於遠程通信和感測器網路的多自主體協調控制理論是未來信息與系統控制理論研究的必然趨勢，這方面的研究對於保證我國的國家安全，提高工業的自動化和信息化水平具有直接的、現實的意義。
結題摘要
基於遠程信息傳輸和感測器網路的多自主體系統本質上是具有高度不確定性的分層分散式混雜系統，其控制綜合和性能分析融合網路通訊、智慧型感測器、分散式信息處理、人機互動、自動控制等多門學科於一體，涉及到大量實際套用，是當前系統科學和信息科學發展的一個重要前沿課題。針對這類系統的控制問題，我們從分散式協作的角度出發，探索適於實際工程套用的分散式計算、控制、辨識和濾波等的算法及其實現技術，取得的主要成果包括： 1．提出了有限通信數據率下小容量信道的典型協調控制方法，定量刻畫了趨同速度與系統節點數、網路拓撲參數和通信數據率之間的依賴關係。 2. 給出了一種時延網路環境下低階異質多自主體系統一致性解存在的充要條件，得到了隨機通信網路下同質多自主體系統關於信道白噪聲、隨機連線丟失和通信時延的魯棒均方一致條件，以及系統一致允許的採樣周期上界、丟包機率上界和時變時延上界。 3. 提出了一種易於求出軌道函式顯示表達式的曲線擴張方法，並套用於二維平面和三維空間的質點自主體、非完整小車、全驅動/欠驅動剛體的尋跡編隊控制問題，效果良好。 4．建立了移動機器人網路的雙層模型，提出了一種自修復接力式拓撲切換控制方法和評價機器人網路性能的指標體系；研製了一套包括10台移動機器人的網路實驗平台，進行了基於遠程通信的多機器人編隊自修復、以及多機器人環境地圖創建的綜合演示實驗。 上述研究成果對基於遠程信息傳輸和感測器網路的多自主體系統的建模、控制與分析方法等方面進行了系統性分析，為探索通信和控制之間的內在聯繫，提出具有層次化信息結構的協調控制系統的一般性理論和一體化設計方法奠定了基礎。 項目組共發表期刊論文67篇、會議論文58篇，其中SCI收錄55篇、EI收錄99篇、ISTP收錄48篇；出版學術專著2本；申請發明專利7項，其中2項已得到授權；培養博士後6人、博士生17人、碩士生21人；獲得國家自然科學二等獎1項(排名第三)、IEEE Fellow 1人、IEEE國際機器人與自動化大會服務機器人最佳論文獎1項、中國機器人大賽冠軍(一等獎) 7項。項目組成員參加國際學術會議30餘人次。
