含約束局域強耦合系統(tǒng)的融合估計算法研究.pdf

1、在信息科學和智能控制領域，由于問題規(guī)模的擴大與復雜度增加，多智能體的協(xié)作與融合已成為工程研究的熱點。為了滿足分布式、自
　　主性的架構和體現(xiàn)更高級的智能特征，可采用“局域強耦合復雜系統(tǒng)”模型描述智能體的相互作用。其中每個智能體僅與鄰域范圍內(nèi)的其他耦合智能體交互狀態(tài)估計信息，彼此協(xié)商達成某種一致的團隊行為或全局信息決策。就系統(tǒng)的狀態(tài)估計與反饋控制而言，基于一致性的探討，意味著隨時間推移，各智能體不斷趨近于相同的狀態(tài)值。系統(tǒng)建立在分布

2、式遞推狀態(tài)估計的基礎上，經(jīng)過信息的交互和加權融合，促進全局一致收斂的實現(xiàn)。
　　經(jīng)典Kalman濾波器由于具有較低的存儲和計算量要求，以及基于最小均方誤差意義的最優(yōu)估計特性，是一種應用廣泛而成熟的時域遞推估計算法。然而在實際應用中，人們常常會忽略一些可以事先了解的系統(tǒng)或目標的先驗約束關系。這些由于客觀物理規(guī)律、地形布置、多個體的預設陣列等限定而產(chǎn)生的約束，致使狀態(tài)估計（濾波）的模型概率結構發(fā)生了變化，Kalman濾波的結果失去其最

3、優(yōu)性。國內(nèi)外對含約束條件的狀態(tài)估計的有關研究，已形成一些解決策略，但是對于復雜而非精確的約束條件，目前的研究還不夠深入。
　　本文針對局域強耦合系統(tǒng)，研究其狀態(tài)變量受到約束時的融合估計方法。創(chuàng)新性的工作可以概括為：
　?。?）從一致性協(xié)議的離散形式出發(fā)，提出局域強耦合系統(tǒng)的分布式濾波和信息融合問題在約束框架下的描述，包括對一致性指標的提出、狀態(tài)更新與局域信息交互機制等。
　?。?）分析量測的不完全情形，以及體現(xiàn)在智能體

4、自身或通信過程中的狀態(tài)估計異常，建立“部分信息”模型；以提高分布式融合結構可靠性和自適應性為原則，通過系統(tǒng)誤差辨識及配準、濾波新息協(xié)方差匹配和改進的Sage-Husa算法等技術，有效實現(xiàn)異常診斷與處理。
　?。?）對于存在不等量關系和并非精確預知的復雜約束條件，首先借鑒最優(yōu)化理論中積極集法的思想，將不等式約束轉化為等式約束下的優(yōu)化問題求解；其次通過基于精確懲罰函數(shù)的尋優(yōu)體系，處理一般的含不等式約束問題，使狀態(tài)估計穩(wěn)定在可行域中；另