基于事件触发机制的自主车辆队列协同控制

为应对通信过程存在的扰动以及减少自主车辆队列控制中的信息冗余、资源浪费,提出了一种基于事件触发机制的自主车辆队列协同控制算法,保证自主车辆队列的稳定运行。首先,针对有向通信拓扑结构下的自主车辆队列设计基于事件触发机制的协同控制算法,即使存在扰动约束,自主车辆也可以在该算法的控制下有效跟随领航车辆的速度,且与相邻车辆保持期望的安全距离。其次,通过设计Lyapunov函数以及分析Zeno行为,证明算法的有效性和安全性。最后,通过MATLAB仿真验证了控制算法的正确性。     

通信延时环境下异质网联车辆队列非线性纵向控制

针对通信延时环境下的异质车辆队列控制问题, 本文提出了一种基于三阶模型的分布式非线性车辆队列纵向控制器. 首先, 基于三阶动力学模型描述了车辆的异质特性. 考虑车辆跟驰行为以及异质通信延时, 提出一种通信延时环境下的异质车辆队列非线性控制器. 所提控制器不仅可以在通信延时以及车辆异质特性的影响下实现队列中车辆的位置、速度以及加速度的一致性, 而且可以有效避免负的车辆间距和不合理的加/减速度, 保证车辆的运动行为符合交通流理论. 然后, 利用Lyapunov-Krasovskii定理对车辆队列的稳定性进行分析, 得出车辆队列的稳定性条件和通信延时上界. 最后, 所提控制器的有效性和稳定性通过数值仿真得到验证.     

考虑车辆跟驰作用和通信时延的网联车辆队列轨迹跟踪控制

针对智能网联车辆轨迹跟踪问题, 本文通过考虑车辆跟驰作用和车车通信过程中存在的通信时延, 提出了一种分布式非线性轨迹跟踪控制器. 具体来讲, 首先, 提出一种双向领导跟随通信拓扑来描述智能网联环境下车辆间的通信连接. 其次, 考虑车辆跟驰作用和通信时延, 设计一种分布式非线性轨迹跟踪控制器. 然后, 使用Lyapunov方法证明了所设计控制器的稳定性. 最后, 考虑速度干扰作用于领导者车辆, 针对无时延、同质时延和异质时延等三种场景进行数值仿真实验. 仿真结果表明: 本文所设计的控制器不仅保证了车辆位置跟踪误差收敛到原点, 而且车辆运动规律符合交通流理论, 即无负位置跟踪误差和负速度现象.     

基于事件触发的三阶多智能体系统一致性控制

针对多智能体间信息通信量大的问题,提出一种事件触发控制策略来研究了三阶多智能体系统在有向固定拓扑下的一致性问题.首先,基于定义的位置、速度和加速度的测量误差,设计了一种新颖的事件触发控制机制.然后,采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转换,利用Lyapunov理论给出了系统达到一致性的充分条件,且确保了Zeno...     

含自时延和通信时延的Euler-Lagrange系统自适应一致性算法

针对动力学方程中含未知参数的多Euler-Lagrange系统的一致性控制问题,设计了一种分布式自适应协调控制器.该控制器容许多Euler-Lagrange系统的通信拓扑为一般的有向图,并允许通信时延和自时延的同时存在.利用Barblata定理、Lyapunov稳定性定理和LMI方法等对控制器的稳定性进行了证明,并设计了数值仿真实验,仿真结果证明了控制算法的有效性.     

自适应事件触发控制的多智能体系统一致性

研究了拓扑结构为有向强连通图的多智能体系统的一致性问题。提出一种新的自适应事件触发控制方案,根据采样数据动态调整触发时间间隔,提高了系统的控制性能。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,得到多智能系统渐进趋于一致的充分条件。同时,得到一致性条件与触发参数和通信拓扑有关的结论,数值仿真结果进一步验证了理论分析的有效性。     

事件触发控制下二阶多智能体的量化一致性

针对多智能体系统网络通信过程中信息需要量化的情况,研究了二阶多智能体系统在事件触发控制下的量化一致性。基于事件触发控制策略,提出一致性协议,并采用对数量化器对控制输入进行量化处理。利用Lyapunov稳定性理论,对系统进行一致性分析,得到了多智能体系统渐近趋于一致的充分条件。仿真结果说明了理论分析的有效性。     

基于事件触发控制的二阶多智能体的一致性

研究二阶多智能体系统在固定有向拓扑下的一致性问题。为减少不必要的网络带宽资源的浪费,给出一种基于事件触发控制的一致性算法。该算法基于状态误差对系统中的所有个体建立事件触发函数,使得个体之间的信息通讯和控制信号更新仅在事件触发时刻进行。采用矩阵理论和模型变换思想对系统进行了分析和转化,并利用Lyapunov理论给出了系统达到渐近一致的充分条件。仿真结果验证了理论方案的有效性。     

控制时延的主动队列管理算法

针对现有的主动队列管理(AQM)算法造成的队列时延无法满足VoIP、音视频等流媒体传输需求的问题,提出一种直接控制队列时延的主动队列管理算法——DCQA。该算法使用PID控制器计算路由器缓存的数据包丢弃概率,用其对即将进入缓存排队的数据包做丢包判断并采取相应动作,以控制队列时延在期望值以下。实验仿真了3种网络环境下DCQA的性能,链路利用率分别是99.93%、99.88%和99.95%。并且,队列时延分别有50.45%、51.59%、52.4%被控制在期望值以下,比CoDel算法分别提高了3.6%、40.53%、50.69%。实验结果表明,DCQA在不同的网络环境中都可以获得较高的链路利用率,而且控制队列时延的能力优于CoDel算法,适用于流媒体的传输。     

事件触发机制下的多智能体领导跟随一致性

研究了一类具有动态领导者的一阶多智能体系统的一致性问题。基于事件触发机制给出两种一致性协议,即集中式触发控制协议和分散式触发控制协议。利用李雅普诺夫稳定性理论和模型转化方法分别给出多智能体系统在两种协议作用下达到领导跟随一致的充分条件。同时,理论计算表明,系统在两种控制协议下均不存在Zeno行为。实例仿真结果验证了理论方案的有效性。     

通信延时环境下基于观测器的智能网联车辆队列分层协同纵向控制

考虑通信延时影响的车辆队列控制问题, 提出一种基于观测器的分布式车辆队列纵向控制器. 首先, 基于分层控制策略分别设计上下层控制器, 通过上层控制器优化期望加速度、下层控制器克服车辆模型非线性实现期望加速度和实际加速度的一致. 上层控制器设计过程中, 基于三阶线性化车辆模型, 考虑观测器、车辆动态耦合特性和通信延时, 提出一种通信延时环境下基于观测器的车辆队列控制器, 利用观测器估计领导车辆加速度信息从而减轻通信负担. 然后, 利用Lyapunov-Krasovskii方法分析车辆队列的稳定性, 并得出通信延时上界, 同时利用传递函数方法分析了串稳定性. 最后, 通过数值仿真验证上层控制器的有效性和稳定性. 在此基础上, 利用PreScan软件中高保真车辆动态模型, 验证了该分层控制策略的有效性.     

自主车辆队列控制系统的稳定性分析

车辆队列控制可提升交通容量与安全性、降低燃油消耗,但车辆通信过程中时延不可避免;为此,针对含通信时延的车辆队列系统,开展内部稳定性和队列稳定性分析研究;首先,利用矩阵相似变换,将高维车辆队列闭环控制系统降维拆分为若干等价的低维子系统,极大地降低了内部稳定性分析的解析难度和运算量;在此基础上,利用直接法求解了车辆队列子系统特征方程的临界虚根,从而推导了准确的时延边界,获得了车辆队列系统内部稳定的充要条件;然后,为了保证干扰沿车辆队列向后传播时不扩散,通过频域分析车辆间误差传递函数,给出了系统的队列稳定性条件,以及时延和控制器参数的指导原则;最后,通过仿真验证了所提稳定性分析方法的有效性。     

具有通信延迟的多无人机编队飞行控制

针对固定通信拓扑下的具有时变通信延迟的多无人机(multi-UAVs)系统,在一致性协议的基础上提出了分布式的编队控制算法.利用Lyapunov-Krasovskii函数分析了时延多无人机系统的稳定性,并以线性不等式(LMI)的形式给出了系统稳定的条件.当满足稳定性条件时,编队控制算法将使系统中无人机的速度和编队队形分别渐近地收敛至期望速度和期望队形.仿真实例验证了控制算法的有效性.     

基于模型预测控制的电动车辆队列控制研究

针对车辆队列建模时参数不确定导致控制存在误差的问题,以及队列中跟随车辆稳定性问题,分析车辆纵向动力学,设计一个鲁棒MPC控制器和滑移率控制器来提高队列车辆的控制精度和稳定性.首先对纵向MPC控制器进行改进,提高车辆队列控制精度;同时为防止跟随车辆的轮胎打滑,设计一个MPC滑移率控制器对跟随车辆的轮胎滑移率进行控制约束,保证了跟随车辆的纵向稳定性.最后,进行仿真实验验证其有效性.仿真实验结果表明,与传统的LQR、MPC控制器相比,改进的鲁棒MPC纵向控制器控制精度更高,同时MPC滑移率控制器可防止跟随车辆的轮胎打滑,保证了跟随车辆的纵向稳定性.     

带有通信时滞的二阶多智能体系统一致问题

针对具有双向等时延的二阶无向通信拓扑系统,采用带有通信时滞的线性一致控制率协议,分析了使系统稳定的条件。由于系统的阶次较高,直接对其特征方程进行分析是比较困难的,提出了一种新的分析方法,把系统的特征方程分解为多个子系统的乘积,然后利用CTCR方法,求得每个子系统对应的时滞最大值,比较后得出使系统达到一致稳定的最大时滞,作出了控制率边界曲线图并标出了稳定区域。结果表明,在有向生成树的情况下,当时滞小于决策值时,系统能达到稳定。最后,数值仿真验证了所得结果的有效性。     

On the Effect of Communication Delays in Failure Diagnosis of Decentralized Discrete Event Systems

We study the effect of communication delays on the performance of a coordinated decentralized architecture for failure diagnosis of untimed discrete event systems. The architecture consists of local sites communicating with a coordinator that is responsible for diagnosing the failures occurring in the system. A protocol that realizes the architecture is defined by the diagnostic information generated at the local sites, the communication rules used by the local sites, and the decision rule used by the coordinator to infer the occurrence of failures. Our prior work (Debouk et al., 2000) has addressed the performance of a set of protocols under the assumption that messages are received by the coordinator in the order in which they are sent globally. In this work we relax the abovementioned assumption. We modify the coordinator's decision rule for two of the protocols analyzed in Debouk et al. (2000) to account for the reception of out of order messages. We discover conditions on the system structure under which the modified protocols perform as well as the centralized diagnostic scheme proposed in Sampath et al. (1995).     

Consensus Seeking for Discrete-time Multi-agent Systems with Communication Delay

This paper studies the consensus problem for discrete-time multi-agent systems of first-order in the presence of constant communication delay. Provided that the agent dynamics is unstable and the network topology is undirected, effects of two kinds of communication delays on consensus are investigated. When the relative information is affected by delay, we show that the effect of delay can be alleviated by using the historical input information in the protocol design. On the other hand, if the communication delay only influences the actually transmitted information, sufficient condition admitting any large yet bounded delay for consensus is obtained, and the delay in this case is allowed to be unknown and time-varying. Finally, simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the theoretical results.      

具有通信时延和输入时延的1阶多自主体系统的一致性问题

研究了同时具有时变通信时延和定常输入时延的1阶多自主体系统的一致性问题.假设多自主体系统的连接拓扑中各节点的输出度相等,采用变量代换将原多自主体系统的一致性问题转化为降阶系统的渐近稳定性问题.根据李亚普诺夫渐近稳定性定理以及线性矩阵不等式法,在通信时延导数信息已知和未知的情况下,分别得到了多自主体系统在静态和连通拓扑结构下渐近一致的充分条件,且该条件与通信时延和输入时延都相关.仿真结果验证了结论的有效性.