《隨機疊代依賴不確定系統的魯棒學習控制》是依託北京航空航天大學，由孟德元擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：隨機疊代依賴不確定系統的魯棒學習控制
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：孟德元
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對具有沿疊代軸隨機變化因素的不確定系統，研究魯棒疊代學習控制設計的基本原理和方法，並基此在二維空間中探討多智慧型體系統的有限時間一致性問題。主要內容包括：外界擾動、初始條件、模型不確定性均是隨機疊代依賴的系統的魯棒疊代學習控制；多智慧型體系統有限時間一致性的分散式疊代學習協定設計原理和方法；輸入受限及傳輸時滯影響下的多智慧型體系統有限時間一致性疊代學習協定；多智慧型體系統在疊代學習協定作用下的仿真研究以及在機器人編隊平台上的物理實驗驗證等。通過本項目的研究，不僅能夠提供新的魯棒疊代學習控制理論與方法，而且能夠通過疊代學習控制與多智慧型體系統兩類理論問題的合理交叉研究，為機器人編隊等套用領域的一致性問題的解決提供可實際套用的有效疊代學習控制技術，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
魯棒性問題是疊代學習控制研究中最重要的熱點問題之一，其針對諸如初始狀態偏移、外界干擾及模型不確定性等的研究一直備受重視。近年來，如何將疊代學習控制方法拓展套用到多智慧型體系統分散式協調任務的處理中成為了其研究的一個新的熱點問題，其中疊代學習控制成功套用於多智慧型體系統一致性問題的處理中是這類研究的一個基礎性問題。本項目針對這兩類疊代學習控制問題進行了深入研究。首先，本項目研究了針對初始狀態偏移、外界干擾及模型不確定性等因素的魯棒疊代學習控制算法設計及其相應收斂性分析等問題，給出了基於魯棒H∞和2-D系統方法的疊代學習控制分析、綜合框架，並引入了基於線性矩陣不等式的疊代學習控制器綜合方法，能獲得使疊代學習控制系統具有最優收斂速率的增益矩陣。對於具有隨機疊代依賴不確定性的被控系統，從期望和方差兩個統計量角度解決了魯棒疊代學習控制收斂性分析問題，並能進一步實現單調收斂性，保證良好的瞬態學習回響。此外，分析了被控系統相對度、初始輸入選取及時滯等因素對魯棒疊代學習控制性能的影響。其次，本項目研究了基於疊代學習控制的多智慧型體系統分散式協調控制算法設計及其相應收斂性分析等問題，通過分析疊代學習控制與多智慧型體系統協調控制在任務和實現上的共同特點設計了能使兩類控制問題在統一框架下合理交叉研究的有效方案。對於多智慧型系統的有限時間一致性問題，分別提出了基於反饋的閉環分散式疊代學習和基於前饋的開環分散式疊代學習協定，給出了它們沿時間軸和疊代軸兩個獨立方向的2-D動態分析，並獲得了實現有限時間一致性的通訊拓撲條件。針對多智慧型體系統的完全一致性跟蹤問題，提出了分散式疊代學習控制算法，能實現各智慧型體在一個有限時間區間上自始至終實現一致性，並適用於有任意指定期望參考軌跡和無期望參考軌跡兩種情形下的多智慧型體系統。此外，探討了傳輸時滯、通訊拓撲切換和不確定性以及各智慧型體本身的系統相對度、外部干擾、初始偏移等因素對多智慧型體系統分散式疊代學習控制協定性能的影響，給出了使各智慧型體仍能通過互相協作來有效完成一致性的通訊拓撲條件。然後，本項目針對編隊機器人系統提出了基於疊代學習控制的分散式一致性設計方法，並獲得了基於一致性思想的有效編隊機器人控制技術，能確保各機器人實現相對編隊任務。通過本項目的研究，提供了新的魯棒疊代學習控制理論與方法，並提出了疊代學習控制與多智慧型體系統分散式協調控制合理交叉研究的新思想、新方法。
