多智慧型體系統一致性的魯棒分析與控制

《多智慧型體系統一致性的魯棒分析與控制》是依託北京大學，由王金枝擔任負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多智慧型體系統一致性的魯棒分析與控制
• 項目負責人：王金枝
• 項目類別：面上項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

本項目以多智慧型體系統互助合作為背景，針對線性以及非線性多智慧型體系統的一致性問題以及魯棒一致性（consensus）問題展開深入研究，包括：線性系統一致性算法中測量誤差對一致性影響的分析以及與通訊結構的關係問題；在有外界干擾信號，通訊結構擾動以及系統本身存在不確定的情形下的一致性控制方法及算法問題；非線性多智慧型體系統一致性控制方法及算法的設計問題。通過研究新理論，建立魯棒一致性的度量方法，分析通訊拓撲結構對一致性的影響，解決由於有向的通訊連線導致的非對稱性，各種各樣的連線方式導致的複雜性以及非線性動態與通訊結構耦合帶來的一致性分析和算法設計上的理論難點，利用每個個體與其鄰居之間的相對信息，從理論上建立一致性意義下魯棒性能好的一致性控制方法與算法， 同時為實際工程系統提供有益的指導。

結題摘要

項目執行期間在多智慧型體系統的一致性分析和控制，多智慧型體系統的輸出調節問題，飛行器多執行機構協調控制，高超聲速飛行器的魯棒跟蹤控制，飛彈的制導與控制一體化設計等方面做出了重要貢獻，具體包括： (1) 研究了測量誤差、通信誤差以及外部擾動對多智慧型體系統一致性的影響，給出了刻畫魯棒一致性的度量、理論分析結果以及魯棒一致性協定的設計方法。進一步考慮了量化信息對一致性的影響，給出了多智慧型體系統取得有限時間狀態一致性的分析結果，提出了基於內模原理的實現輸出一致的分散式控制器設計方法。 (2) 針對不確定異質線性多智慧型體系統，利用控制器之間的信息通訊並結合輸出反饋解決了輸出調節問題，放寬了現有文獻中對通訊拓撲的限制，其結果還可以解決不同的智慧型體跟蹤不同目標的問題。 (3) 針對帶有擾動和不確定性的非線性系統提出了一種新的非奇異終端滑模控制方法，並套用到飛彈制導與控制一體化設計中。此外，考慮了帶有兩個影響角限制的三維空間攔截問題，採用兩環結構進行了控制、制導一體化設計。 (4) 針對高超聲速飛行器模型，在有不確定參數、輸入約束、執行器故障以及部分狀態不可量測等情況下，設計了跟蹤控制器和狀態觀測器，並給出了基於觀測器的自適應控制器設計方法。結果表明，所設計的控制器能實現跟蹤要求並且具有很好的魯棒性。 本項目執行以來，發表論文二十餘篇，其中SCI期刊論文17篇。項目主持人作為第三完成人於2011年獲得教育部自然科學一等獎。