基于輸出調節(jié)的線性網絡化系統(tǒng)同步控制研究.pdf

1、從自然界普遍存在的同步現象及同步在控制領域中的現實意義出發(fā)，本文結合了圖論、矩陣論、機器人學以及系統(tǒng)控制等方面知識，基于輸出調節(jié)理論，對復雜網絡線性系統(tǒng)的同步問題展開了理論和應用研究。本文主要研究工作包括以下5個方面：
　　 1.在閱讀相關參考文獻的基礎上，對同步這一課題的研究內容和現狀進行了綜述，總結了復雜網絡同步的判據和穩(wěn)定性方面的研究。
　　 2.針對固定拓撲結構的網絡化系統(tǒng)，分析了同步的實現判據及穩(wěn)定性，并給出本

2、文研究重點--網絡系統(tǒng)同步輸出調節(jié)(Synchronized output regulation，SOR)。首先設計自適應增益控制實現單個系統(tǒng)的參考軌跡同步性能；然后結合矩陣分解和主穩(wěn)定函數分析了系統(tǒng)狀態(tài)完全同步的實現和判據，同時定量分析了耦合強度、代數連接度和矩陣可控性與同步的關系；其次，拓展了同步輸出調節(jié)問題，研究并實現了系統(tǒng)同步到期望軌跡的目標，設計了同步觀測器來解決followers無法獲知外部期望系統(tǒng)狀態(tài)的問題；最后，對鏈式和

3、星形兩類固定拓撲結構的網絡進行了仿真。
　　 3.研究了網絡拓撲結構變化的切換拓撲網絡的同步輸出調節(jié)問題。首先引入李亞普諾夫最大指數和一致性收斂指數的概念，定性分析了網絡系統(tǒng)自動態(tài)和拓撲結構對同步的關系；其次利用同步觀測器和動態(tài)誤差反饋控制器分析了一類網絡系統(tǒng)的SOR問題，對外部系統(tǒng)進行分布式觀測，其傳遞信息為外部系統(tǒng)相對觀測值而非已有成果中的相對狀態(tài)值；最后分析了一類被控二階系統(tǒng)在切換拓撲下的同步，進一步拓展了對SOR的研究。

4、
　　 4.對一類輪式移動多機器人系統(tǒng)的同步跟蹤性能開展研究，以實現復雜網絡同步理論與實際系統(tǒng)控制的結合。首先給出了多機器人系統(tǒng)控制特點和模型以及復雜網絡系統(tǒng)理論對其控制的意義和必要性；其次設計了級聯控制器實現單個機器人對期望參考軌跡的跟蹤，同時利用控制器中的微分項保證了跟蹤的平穩(wěn)性；然后基于非完整系統(tǒng)的輸入輸出線性反饋方法，將被控對象轉為線性網絡系統(tǒng)，利用同步輸出調節(jié)理論實現多機器人系統(tǒng)的同步跟蹤；最后仿真和實驗驗證了算法的正