FDI攻击下非线性多智能体系统分布式无模型自适应控制

为研究受到虚假数据注入攻击的单输入单输出非线性多智能体系统的分布式无模型自适应控制问题,提出了一种新的分布式动态线性化方法, 以获得非线性多智能体的等效线性数据模型。与现有多智能体的分布式无模型自适应控制在控制器设计中有所不同, 本文设计的控制器不需要网络拓扑结构的信息, 仅使用系统的输入输出数据。仿真算例验证了所提出的分布式无模型自适应控制算法可以实现多智能体系统的均方有界趋同控制。算法保证了多智能体系统在受到网络攻击时可以实现趋同控制目标。     

基于多重特征向量的有向网络社团结构划分算法

有向网络社团结构的识别对于理解复杂系统的结构特性和动力学特性都有着重要的意义。提出了一种基于拉普拉斯矩阵多重特征向量的有向网络社团结构划分算法,该算法利用有向网络拉普拉斯矩阵的前c个较小特征值所对应的特征向量来划分有向网络的社团结构。在人工数据和实证数据上与模块度的谱优化算法和模拟退火算法做了对比实验。实验结果表明,当社团结构明显时,该算法的归一化互信息指标的值接近于1。当社团结构不明显时,该算法所取得的效果也优于谱优化和模拟退火算法。与这两种算法相比,在实证网络上模块度Q值也可以提高17.28%和19.21%。该文工作对于理解有向网络上拉普拉斯矩阵的多重特征向量与网络的社团结构的关系具有十分重要的意义。     

频变交叉耦合滤波器的矩阵优化综合方法

为了解决传统交叉耦合滤波器模型中的非频变耦合系数无法准确表征宽带条件下耦合结构的频率特性问题,提出了一种含有频变耦合系数的N+2型交叉耦合滤波器矩阵优化综合方法。首先通过矩阵的缩放和相似变换过程,将指定拓扑的N+2型频变耦合矩阵变换为非频变耦合矩阵;然后以N+2型全规范耦合矩阵的特征值为趋近目标构造目标函数;最后通过梯度优化算法进行搜索,即可获得指定拓扑的N+2型频变耦合矩阵。不同拓扑结构的优化综合实例表明,该方法可以高效地解决复杂频变交叉耦合滤波器的综合问题。     

二阶系统包容控制算法及其收敛速度分析

针对具有多领航者的二阶系统分布式协同控制问题,提出了一种一般性的包容控制算法,并基于控制增益系数和系统信息拓扑拉普拉斯矩阵的特征值给出了系统收敛的充分必要条件．在此基础上,进一步研究了控制增益系数和系统信息拓扑对系统收敛速度的影响,给出了取得极大收敛速度的控制增益系数解析表达式,并利用Weyl定理证明了增加系统中的信息链路可以提高系统收敛速度．最后,系统仿真验证了所得结论的正确性．     

Finite-time adaptive consensus of a class of multi-agent systems

Multi-agent systems (MASs) are ubiquitous in natural and artificial systems. This paper aims to establish the finite-time adaptive consensus criterion for a class of MASs with nonlinear dynamics. Traditionally, the finite-time consensus criterion is often established based on the prior information on Lipschitz constants and the eigenvalues of Laplacian matrix. However, it is difficult to acquire the above prior information for most real-world engineering systems. To overcome the above difficulty, this paper develops the finite-time consensus criteria for a class of MASs with nonlinear dynamics via adaptive technique. In detail, we design the finite-time distributed node-based and edge-based adaptive consensus protocols for a class of MASs with fixed and switching topologies. Numerical simulations are also given to validate the proposed finite-time adaptive consensus criterion.     

Affine formation maneuver tracking control of multiple second-order agents with time-varying delays

This paper considers an affine maneuver tracking control problem for leader-follower type second-order multi-agent systems in the presence of time-varying delays, where the interaction topology is directed. Using the property of the affine transformation,this paper gives the sufficient and necessary conditions of achieving the affine localizability and extends it to the second-order condition. Under the(n + 1)-reachable condition of the given n-dimensional nominal formation with n + 1 leaders, a formation of agents can be reshaped in arbitrary dimension by only controlling these leaders. When the neighboring positions and velocities are available, a formation maneuver tracking control protocol with time-varying delays is constructed with the form of linear systems, where the tracking errors of the followers can be specified. Based on Lyapunov-Krasovskii stability theory, sufficient conditions to realize affine maneuvers are proposed and proved, and the unknown control gain matrix can be solved only by four linear matrix inequalities independent of the number of agents. Finally, corresponding simulations are carried out to verify the theoretical results, which show that these followers can track the time-varying references accurately and continuously.     

二阶多智能体系统拓扑切换下的领导跟随一致性

在有积极领导者且系统网络拓扑切换的条件下,对二阶非线性多智能体系统的领导跟随一致性进行了研究. 协议在非脉冲时刻采取连续控制,在脉冲时刻采取离散控制,且脉冲时刻创新性地提出各智能体的速度增量既与邻接智能体的位移状态有关又与速度状态有关. 构建新模型的误差系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用数学归纳法和其他相关知识,得到系统拓扑图无向且连通时系统实现一致性必须满足的充分条件,并用Matlab软件实例仿真验证了结果的正确性.     

两类图的Laplacian谱

一个图的Laplacian谱定义为它的Laplacian矩阵的所有特征值的集合.图的Laplacian谱在数学,物理和化学方面都有广泛应用,因此被大量研究.应用图的直积的Laplacian谱以及循环矩阵的谱理论,得到了超立方体图和完全图去掉一个完美匹配的Laplacian谱.     

具有通信时延的多机器人编队控制

针对通信约束条件下的多机器人编队控制问题,基于群集运动思想和一致性理论,提出了一种包含时延的分布式协同控制算法.首先,通过编队图及其矩阵表示,结合稳定性理论,用频域方法分析编队系统的稳定性,得到多机器人能形成期望编队的条件;然后,通过实验分析得到了最大允许时延与控制参数和拉普拉斯矩阵特征值的关系;最后,利用一个4机器人编队实例,验证了编队控制策略的有效性和结论的正确性.     

特征值高阶灵敏度的有效算法

应用多参数特征值二阶摄动法对特征值高阶灵敏度算法进行了研究,得到了特征值高阶灵敏度矩阵——海森矩阵的近似算法,并以一个框架结构为例验证了该算法的有效性。结果表明,用该算法能有效计算特征值高阶灵敏度矩阵。     

似双星图H_n(4,2)的谱确定

定义了恰有2个顶点度大于2的树为似双星树,分析了似双星树最大Laplacian特征值,并结合其线图的性质,证明了似双星树由它的Laplacian谱确定.     

求实矩阵全部特征值的投影幂法

描述了求实矩阵部分或全部特征值的投影幂法的几个迭代格式。所述方法的思想是，在幂法的迭代过程中，利用投影矩阵滤去迭代向量中已知特征向量的成份，使迭代收敛到未知特征值，以达到求出矩阵全部特征值及相应的特征向量的目的。     

Consensus problem of multi-agent systems under arbitrary topology

Consensus problem of second-order leader-following multi-agent systems under arbitrary topology is investigated in this paper.Arbitrary topology means the variable topology shifts continuously rather than switches among several different structures.For ensuring the consensus of leader-following multi-agent systems,some sufficient conditions and controller design principles are deduced both for a double-integrator case and a nonlinear case.Certainly,numerical simulations are carried out to prove the feasibility and effectiveness of theory derivation,which vividly illustrates that the following agents can successfully track the leader agent.     

通讯网络中二维群体运动的一致性

通过数学模型的建立,研究了二维固定网络中群体运动的一致性问题.其一致性体现在当时间趋于足够大时,位置达到统一,速度趋于零.在该问题的处理过程中,通过考虑外部环境对速度的反馈控制及相邻个体之间的相互影响,建立相应的线性关系,并对具体情况进行数值仿真后,得出最终数值结果与理论结果相一致的结论.     

PE-匹配图的可分性

为了得出一类密度矩阵的可分判据研究了特殊图,利用图理论、拉普拉斯矩阵性质、部分转置正判据、图上顶点与其部分转置图上对应顶点之间的度数关系,分别给出了完全纠缠(perfect entangled,PE)匹配图在C^p⊗C^q与C³⊗C⁴量子系统中的可分判据.证明了在C^p⊗C^q量子系统中,若n=pq个顶点上的PE-匹配图的部分转置不是PE-匹配的,则该图的密度矩阵是纠缠的,否则其部分转置是非负(positive partialtranspose,PPT)的;并给出了C³⊗C⁴系统中n=3×4个顶点上的PE-匹配图的密度矩阵可分的充要条件是该图的部分转置也是PE-匹配图.     

求实对称矩阵的特征向量的一个简便方法

给出了求实对称矩阵的特征向量的一个简便方法。尤其是当实对称矩阵A只有2个互不相等的特征值时,只需任意选定其中1个特征值λ,求解其对应的齐次线性方程组（λI－A）X＝0,即可求得矩阵A的全部特征向量。     

有向网络拓扑下非线性多智能体系统的固定时间包含控制

针对具有本质非线性动态的多智能体系统,研究固定时间的包含控制问题.假设只有部分跟随智能体能够直接获取领导智能体的状态信息,而且跟随智能体的通信拓扑是有向的,设计分布式的控制协议来解决固定时间的包含控制问题.利用代数图论、矩阵理论和固定时间稳定性理论,得到了系统解决包含控制问题的拓扑条件.最后仿真实例验证了理论的正确性.     

图的拟拉普拉斯矩阵的永久式

图G的拟拉普拉斯矩阵是谱图论的研究对象,文献[1]对图的拉普拉斯矩阵的永久多项式系数进行了讨论,给出了永久多项式系数的一个性质。将其推广到图的拟拉普拉斯矩阵的永久多项式,并给出了一个新的性质。     

不确定性闭环系统特征上下界的二阶摄动法

用凸模型理论讨论了参数不确定系统的振动控制问题,把不确定系统的振动控制转化为确定性问题来处理。讨论了不确定参数对闭环系统特征值的影响,提出了闭环系统特征值上下界的二阶摄动估计的计算方法,并通过数值算例证明了该方法的有效性。     

基于区间方法的不确定二阶控制系统稳定性的鲁棒性分析

运用区间理论,讨论了二阶控制系统稳定性的鲁棒性。首先,将其转换为一个确定部分和不确定部分。根据控制系统的确定性部分,应用独立模态控制的极点配置方法推导出了反馈矩阵,并把这种反馈控制应用于实际的不确定性系统。基于区间参数导出了区间刚度矩阵和质量矩阵,然后利用矩阵摄动理论和区间扩张理论计算出实际的不确定性闭环系统复特征值上下界。最后讨论了不确定性闭环系统稳定性的鲁棒性,并举例说明了该方法的运用。