《多智慧型體系統的可控性與群可控性研究》是依託北方工業大學，由劉波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多智慧型體系統的可控性與群可控性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉波
- 依託單位：北方工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多智慧型體系統是由多個具有自主能力的動態智慧型個體組成，它們可以通過局部相互協作完成大規模的複雜性任務。多智慧型體系統的可控性是指通過控制少量智慧型體的動態使得系統中其餘智慧型體可以由任意初始狀態轉移到任意終止狀態。隨著多智慧型系統複雜性的提高，可以對整個系統進行分群，研究包含多個子群的多智慧型體系統的群可控性，即通過控制少量智慧型體的動態使得系統每個子群的智慧型體可以由任意初始狀態轉移到任意終止狀態。本項目首先研究在不同網路拓撲結構和通信受限環境下系統的可控性問題，建立系統可控性的判據，並設計出合理的控制輸入以實現可控性。進一步研究在不同網路拓撲結構和通信受限環境下系統的群可控性問題，提出群可控性的一般性定義，建立群可控性的判據，構建多智慧型系統可控性和群可控性的統一理論框架。可控性和群可控性是多智慧型系統的基本結構性質，本項目的研究成果將對完善多智慧型體系統控制力理論提供有力的支持。
結題摘要
近幾年來，由於在深空探測、軍事協同偵查等方面的廣泛套用，多智慧型體系統可控性的研究受到了控制學者越來越多的關注，它已經成為了多智慧型體系統協調控制的一個研究核心，並且是網路科學研究中的一個極其重要且富有挑戰性的課題。本課題採用圖論、矩陣理論、穩定性理論、控制理論等工具研究了在不同網路拓撲結構和通信受限環境下系統的可控性問題與群可控性問題，並將部分理論結果套用到多機器人協調控制領域中。首先，針對一階連續/離散多智慧型體系統，在智慧型體之間的信息傳輸連續和受限的情況下，並且採樣器周期和保持器周期不同的情形，設計了新的控制協定，建立了系統可控的充要條件，並進一步分析在採樣周期內多智慧型體系統的自適應同步和一致性，並討論與能控性的關係。其次，針對通信受限的情況下的一階/二階連續多智慧型體系統, 分別研究了每個智慧型體可以獲得位置和速度信息，以及每個智慧型體只能獲得位置信息的情形下系統的能控性，建立了系統可控的充要條件，並將理論結果套用到了多機器人編隊控制問題中；同時對具有周期間歇牽制控制的多智慧型體系統的二階一致性和自適應同步進行研究，獲得了一致性成立的充要條件，並給出了控制器的具體設計方法。結果表明，一致性成立若且唯若每個智慧型體對應的系統是可鎮定的，並且拓撲圖有生成樹。最後，針對一階分群多智慧型體系統，設計了一類新的控制協定，即分群控制器，並在固定拓撲、切換拓撲和通信受限環境下，建立了系統群可控和群一致性成立的充要/充分條件。在此基礎上，進一步系統深入地研究了網路化多智慧型體系統的群可控性，建立群可控的判據和分析的一般理論框架，同時從理論上完善網路化多智慧型體系統的可控性研究。上述問題的解決為網路化多智慧型體系統的套用提供豐富的理論基礎和有價值的思想，特別是在編隊控制問題、跟蹤問題等協調控制領域，促進理論向套用的轉化，具有很強的現實意義。
