抗干扰的多智能体系统固定时间分布式优化算法

针对一阶多智能体系统提出一种抗干扰的分布式控制算法,在固定时间内解决具有状态约束和外部扰动存在情况下的多智能体系统凸优化问题.该算法分为两部分:第1部分使得每个智能体在任意初始条件下都能在固定时间内收敛到一致;第2部分在满足状态约束条件的同时,使所有局部目标函数的总和在固定时间内取得最小值.该算法能够在外部有界扰动存在的情况下抑制干扰信号,获得最优解,且收敛时间不受初始状态和外部扰动的影响,可以根据任务需求离线地预分配任务建立时间.利用凸优化和固定时间李雅普诺夫稳定性理论证明算法在有界扰动存在时的固定时间收敛性,最后通过智能电网中经济调度问题的实例验证算法的有效性和优越性.     

带有不连续动力学的非线性多智能体系统固定时间一致性EI北大核心CSCD

本文研究了一类带有不连续动力学和有界扰动的非线性多智能体系统领导跟随固定时间一致性问题.首先,在不对称的有向拓扑图下,本文设计了一种辅助信号,该辅助信号用于观测领导者状态,且该辅助信号不在通信信道中传输,可以有效地减少系统计算代价.随后,基于辅助信号,本文设计了一种不连续控制协议,以实现多智能体系统固定时间收敛.然后,利用非光滑分析、Lyapunov稳定性理论及代数图论等证明系统可在任意初始状态下达到固定时间一致.最后,仿真实例进一步验证了理论结果的有效性.     

输入饱和约束下多智能体的有限时间一致

为解决多智能体系统在有限时间跟踪控制过程中受输入饱和影响的问题, 本文研究了输入饱和约束下的 二阶线性多智能体系统的有限时间一致和跟踪控制. 首先在无向通信拓扑下, 利用齐次函数, 设计了基于单饱和函 数的有限时间一致和跟踪控制器. 然后, 应用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论等方法证明了控制算法的稳定性. 最后, 给出了能够使多智能体系统实现有限时间一致和跟踪的充分条件. 仿真结果验证了当系统存在输入饱和约束 时, 控制器能使多智能体在有限时间内完成跟踪任务.     

基于非光滑采样控制算法的二阶有向多智能体系统的一致性

针对二阶有向多智能体系统的一致性问题,在连续时间域和离散时间域分别提出一种非光滑控制协议.首先,提出一种连续时间非光滑一致性协议,通过李雅普诺夫理论和齐次系统理论,证明在无扰动情况下可以实现智能体状态的有限时间一致,而在有扰动情况下智能体状态之间的误差将收敛到一个与控制参数和外部扰动相关的范围内;然后,基于采样控制,提出离散非光滑一致性协议,进一步分析采样周期对智能体状态之间误差的影响,并给出误差收敛区间与控制参数、外部扰动和采样周期关系的显性表达式;最后,通过仿真实例验证理论的正确性和有效性.     

状态测量不确定和动力学未知的无人艇固定时间容错控制

针对含有推进器故障和状态测量不确定的无人艇(Unmanned surface vehicle, USV)系统,提出一种基于双扰动观测器的固定时间容错跟踪控制(Double disturbance observer-based fixed-time fault-tolerance control, DDO-FxFC)方法.设计两个固定时间扰动观测器,分别估计状态测量不确定性产生的非匹配干扰和包含推进器故障的集总非线性,同时自适应实时补偿未知观测误差;采用测量位姿跟踪误差及其动态,设计快速非奇异终端滑模面,构建DDO-FxFC框架;理论分析证明DDO-FxFC方法能够确保跟踪误差固定时间收敛,其中收敛时间的上界独立于系统初始状态;针对原型USV的仿真结果和综合对比验证所提出DDO-FxFC技术的有效性和优越性.     

多智能体系统的非震颤固定时间一致性

研究了多智能体系统的非震颤固定时间一致性问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,导出了实现固定时间一致性的充分条件,其中到达一致时间的上界估计不再依赖于多智能体系统的初始状态条件。此外,与传统含有符号函数的有限时间和固定时间控制器不同的是,所提出的新颖控制方案是非震颤的,有利于多智能体系统的一致性性能表征。最后,用一个数值例子验证了理论分析结果的有效性和可行性。     

具有通信时延的二阶多智能体系统有限时间一致性跟踪控制

针对具有通信时延的二阶多智能体系统的有限时间一致性控制问题,分别研究了具有固定拓扑和切换拓扑网络结构情形下的二阶多智能体系统的有限时间一致性。为使多智能体系统能在有限时间内可以达到一致,引入一致性控制增益矩阵并设计了相应的基于相对位置和相对速度的时延状态误差有限时间一致性控制算法,利用系统模型转换,泛函微分方程稳定性理论和有限时间Lyapunov稳定性定理得到了使系统在有限时间内达到一致跟踪的最大时延上界值。最后,仿真实验结果验证了所得理论的正确性和有效性。     

四旋翼飞行器的轨迹跟踪抗干扰控制

针对四旋翼飞行器轨迹跟踪问题中系统存在模型不确定和易受到外界扰动的情况,提出了基于切换函数的扩张状态观测器设计方法来对系统中的扰动进行估计,并将估计值与滑模控制器的设计相结合,实现了对系统中非匹配不确定性和匹配不确定性的抑制且实现了系统跟踪误差的一致最终有界.首先,根据变量间的耦合关系将飞行器系统模型分解为两个子系统模型,设计扩张状态观测器对子系统中的非匹配不确定性进行估计,并将估计值作为变量加入到切换函数的设计中;进而基于切换函数设计扩张状态观测器以估计经切换函数重构系统中的扰动,并在控制器中对扰动进行补偿.最后通过李雅普诺夫理论证明了控制系统的稳定性.通过仿真验证了本文提出的方法能够有效实现飞行器轨迹跟踪控制且能够抑止传统滑模控制的抖振现象.     

二阶多智能体系统参数自适应的有限时间一致性算法

目前二阶多智能体系统尚未明确给出自适应参数的确定方法,且系统的收敛速度较慢.为在实际应用中预测飞行器多智能体系统下一时刻的状态并提高收敛速度,提出一种参数自适应的一致性算法.将当前智能体间位置和速度的差值作为一致性协议的反馈参数,研究固定拓扑和切换拓扑情形下二阶多智能体系统的有限时间一致性问题,构造Lyapunov函数,同时利用LaSalle不变集原理和齐次理论,得到系统在有限时间内达到稳定的条件,实现对不同飞行器输入状态的自适应调节.仿真结果表明,该算法能够保证多智能体系统在有限时间内实现一致跟踪,且收敛速度较快.     

具有非匹配扰动的非线性变参数系统模型参考跟踪控制

本文研究了一类含有非匹配扰动的非线性变参数系统的跟踪控制问题.首先,设计非线性扰动观测器用于估计系统所受到的未知扰动.其次,在前馈–反馈跟踪控制器中引入扰动补偿控制项,提出一种基于扰动观测器的跟踪控制策略.利用依赖于状态和时变参数的线性矩阵不等式,导出保证闭环系统输入–状态稳定的充分条件,进而运用平方和凸优化技术解析地构造出扰动观测器和跟踪控制器.通过理论证明,所设计的控制策略能够实现非线性变参数系统输出对参考模型输出的跟踪,消除输出通道中非匹配扰动的影响.最后,由数值仿真例子验证了所提方法的有效性.     

Fixed-time Output Feedback Consensus of Second-order Multi-agent Systems with Settling Time Estimation

This study discusses fixed-time consensus problem of second-order multi-agent systems with unmeasur-able velocity and uncertain disturbance. The proposed c     

对抗网络下时滞非线性多智能体系统固定时间二分一致性

本文针对一类存在输入时延的非线性多智能体系统,研究了其在结构平衡的无向符号图下的固定时间二分一致性问题.首先,本文针对智能体间相互合作与相互竞争的关系,设计了一类存在输入时延的多智能体系统固定时间分布式一致性控制协议,使得系统状态在固定时间内收敛到数值相同但符号相反的两个值,且收敛时间上界与初始状态无关.随后,利用Lyapunov稳定性理论和代数图论给出了在存在输入时延的情况下多智能体系统实现固定时间二分一致性的充分条件和收敛时间的上界值,证明了控制算法的稳定性.最后,仿真实例验证了所提固定时间二分一致性算法和理论结果的有效性.     

Leader-following fixed-time output feedback consensus for second-order multi-agent systems with input saturation

This paper investigates the leader-following fixed-time output feedback consensus problem for second-order multi-agent systems with input saturation. By combing fixed-time control technique and bi-limit homogeneous systems theory, a class of bounded fixed-time consensus protocols are developed for leader-following multi-agent systems. The protocol design is divided into two parts. First, when all the state information of the followers are measurable, a state feedback consensus protocol is designed to achieve fixed-time consensus. Then, when the velocity information is unmeasurable, an observer-based fixed-time consensus protocol is proposed. With the help of Lyapunov stability theorem and the property of a homogeneous function, it is theoretically shown that the states of all followers can track that of the leader in fixed-time in the presence of input saturation. Finally, numerical simulation is carried out to illustrate the effectiveness of theoretical results.     

基于事件触发非线性多智能体系统的固定时间一致性

本文研究了在有向拓扑下,带有非线性动力学多智能体系统的固定时间一致性问题.提出了一种新的基于事件触发机制的非线性控制策略,对于每个智能体给出了基于状态信息的事件触发条件,当状态误差满足所给条件时才触发事件,能有效的减小系统的能量耗散和控制器的更新频次.利用Lyapunov稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在固定时间能实现领导跟随一致性,且不存在Zeno行为.相较于有限时间一致性策略,采用固定时间一致性策略系统的收敛时间不再依赖于系统的初始状态.最后,仿真实例验证了理论结果的有效性.     

基于事件触发的非线性多智能体系统的固定时间分群一致性

结合事件触发控制方法研究非线性多智能体系统的固定时间分群一致性问题.提出一种非线性分布式事件触发分群一致性控制协议,并给出状态信息触发控制器更新的条件.该控制协议不受入度平衡条件限制,且只需自身状态信息与邻居智能体进行通信即可在固定时间内快速实现分群一致性.系统收敛时间与智能体的初始状态无关,可有效降低系统控制器更新频率和系统的资源消耗.结合代数图论、矩阵分析及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出协议作用下,多智能体系统在固定时间内能够实现分群一致性,且不存在Zeno行为.最后,通过仿真实例检验了理论结果的可行性.     

基于事件触发二阶多智能体系统的固定时间比例一致性

研究了在无向拓扑下,由多个子群组成的二阶多智能体系统的固定时间比例一致性问题,采用反推法设计了一种基于事件触发的固定时间非线性比例一致控制策略,该策略包含分段式事件触发函数:当智能体在追踪虚拟速度时,给出了基于速度信息的触发条件;当智能体速度与虚拟速度达到一致时,切换至基于位置信息的触发条件,可有效减少系统能量耗散及控...     

Fixed-time Group Consensus of Nonlinear Multi-agent Systems via Pinning Control

This paper deals with the fixed-time group consensus problem for multi-agent systems (MASs) subjected to exogenous disturbances. Firstly, two pinning control algorithms are constructed for MASs, which not only reduce the number of controllers but also achieve expected tracking consensus. Secondly, fixed-time group consensus is ensured by utilizing the algebraic graph theory, Lyapunov stability and fixed-time control technique. Finally, simulations are finally given for demonstrate the availability of the derived results.