多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)控制.pdf

1、近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊和計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)控制引起了國(guó)內(nèi)外不同領(lǐng)域的專家學(xué)者們的廣泛關(guān)注。在多智能體系統(tǒng)的研究中，各個(gè)智能體通過(guò)分布式的相互協(xié)作，使整個(gè)系統(tǒng)形成規(guī)則有序的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。目前大部分關(guān)于多智能體系統(tǒng)研究的文獻(xiàn)中考慮的智能體模型均為一階或者二階積分器模型，但是實(shí)際的物理系統(tǒng)往往具有本質(zhì)的非線性，而且一般無(wú)法簡(jiǎn)化為線性積分系統(tǒng)的形式。很多機(jī)械系統(tǒng)都可以用Euler-Lagrange方程進(jìn)行建模，如操作機(jī)器臂、自

2、動(dòng)車輛、步行機(jī)器人以及航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)等。因此，對(duì)多Lagrange系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制的研究有著很重要的意義。本文就是在總結(jié)現(xiàn)有結(jié)果的基礎(chǔ)上，從理論方面對(duì)多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了深入的研究。論文的主要內(nèi)容和研究成果如下：
　　首先在僅有部分跟隨者能獲取領(lǐng)航者信息的限制下，分別在無(wú)向和有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中研究了多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)跟蹤控制，并考慮了系統(tǒng)的參數(shù)不確定性。在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，對(duì)常速度領(lǐng)航者，設(shè)計(jì)

3、了分布式連續(xù)估計(jì)器，利用級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論證明了所提算法的穩(wěn)定性；對(duì)變速度領(lǐng)航者，使用智能體的一次和二次鄰居信息設(shè)計(jì)了分布式滑?？刂扑惴?，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)變領(lǐng)航者的精確跟蹤。在有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，對(duì)靜態(tài)領(lǐng)航者，提出分布式自適應(yīng)控制律，利用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；對(duì)動(dòng)態(tài)領(lǐng)航者,設(shè)計(jì)了分布式連續(xù)估計(jì)器，當(dāng)每個(gè)跟隨者均能獲取領(lǐng)航者的加速度信息時(shí)，設(shè)計(jì)的分布式控制律能實(shí)現(xiàn)對(duì)領(lǐng)航者的漸近跟蹤，而當(dāng)跟隨者不能完全獲取領(lǐng)航者的加速度信息時(shí)，跟

4、蹤誤差是有界的，并指出可以通過(guò)選取控制增益，使得跟蹤誤差足夠小。
　　針對(duì)存在多個(gè)領(lǐng)航者的情形，在有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中研究了存在參數(shù)不確定性的多Lagrange系統(tǒng)的分布式包含控制。對(duì)所有領(lǐng)航者均為靜止的情形，設(shè)計(jì)了分布式自適應(yīng)控制算法，利用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定性理論證明了所提算法的穩(wěn)定性?？紤]到智能體間相對(duì)速度難以測(cè)量的實(shí)際情形，對(duì)領(lǐng)航者均為靜態(tài)的包含控制和無(wú)領(lǐng)航者的一致性問(wèn)題分別設(shè)計(jì)了無(wú)需相對(duì)速度信息的分布式控制算法，并針對(duì)當(dāng)智能體間拓?fù)?/p>

5、結(jié)構(gòu)為無(wú)向時(shí)，設(shè)計(jì)了基于無(wú)源估計(jì)器的分布式控制算法，該算法無(wú)需任何絕對(duì)和相對(duì)速度信息。當(dāng)所有領(lǐng)航者均具有常值速度時(shí)，設(shè)計(jì)了分布式連續(xù)估計(jì)器對(duì)跟隨者的期望速度進(jìn)行估計(jì)。當(dāng)領(lǐng)航者具有時(shí)變速度的情形，為保證控制算法的連續(xù)性，對(duì)每個(gè)跟隨者設(shè)計(jì)了兩個(gè)滑模估計(jì)器，分別對(duì)跟隨者的期望速度和期望加速度進(jìn)行估計(jì)，并提出了分布式控制算法使得所有跟隨者最終收斂到領(lǐng)航者圍成的動(dòng)態(tài)凸包內(nèi)。
　　對(duì)存在非線性不確定性和外部擾動(dòng)以及多個(gè)領(lǐng)航者情形，在有向拓?fù)浣Y(jié)