基于事件触发机制的多欧拉--拉格良日系统的协调控制.pdf

摘要 摘摘摘 要要要 本文主要研究了多欧拉-拉格朗日系统在事件触发机制下的跟踪控制和编队包含控制问 题. 首先, 针对具有传输时滞的多欧拉-拉格朗日系统, 设计控制器解决了在扰动下的跟踪控 制问题, 然后进一步利用事件触发机制设计控制器解决了一致性控制问题. 其次, 针对具有 输入饱和的多欧拉-拉格朗日系统, 在事件触发机制下解决了编队包含控制问题. 主要贡献 如下所示: 一、具有传输时滞和外部干扰的多欧拉-拉格朗日系统的跟踪控制 研究了具有不确定性和外部时变扰动的多欧拉-拉格朗日系统的分布式跟踪控制问题, 考虑到有向图下的多智能体系统在信息传输的过程中会产生时变时滞, 基于李雅普诺夫稳 定性理论, 设计了分布式自适应控制律, 实现了跟踪误差收敛到零. 二、有向图下具有传输时滞的多欧拉-拉格朗日系统的事件触发一致性控制 研究了有向图下具有时变传输时滞的多欧拉-拉格朗日系统的分布式一致性控制问题. 考虑到只有一小部分跟随者能够直接接收到领导者的信息, 并且智能体之间的信息传递是 定向的, 针对领导者的广义速度为常数或者时变两种情况分别设计了分布式自适应事件触 发控制律. 特别是当领导者的广义速度是时变的情况, 需要通过设计分布式自适应观测器使 得跟随者可以获得领导者的时变信息. 这两种事件触发控制律通过李雅普诺夫稳定性理论 和LMI算法可以验证跟踪误差在无抖振的情况下收敛到零. 应用上述两种事件触发机制可 以减少通信次数, 有效地降低系统的更新频率和能耗, 也排除了Zeno行为. 三、具有输入饱和的多欧拉-拉格朗日系统的事件触发编队包含控制 在定向通信拓扑下, 研究了多欧拉-拉格朗日系统在不需要测量相邻智能体的速度误差 的编队包含控制问题. 首先, 为了消除输入饱和的影响, 对每个智能体引入动态辅助系统, 辅 助系统可以将相对位置和相对速度驱动到零, 从而不需要测量相邻智能体的速度误差. 然后 在事件触发机制的作用下, 分别对领导者设计编队控制算法以及对跟随者设计包含控制算 法, 此算法可以使得控制输入的上限不受相邻智能体数量的影响. 最后通过图论和李雅普诺 夫稳定性理论, 证明了上述算法能够使所有智能体在输入饱和的影响下实现编队包含控制, 同时排除了Zeno行为. 以上三部分内容分别通过仿真实验, 验证了所设计控制器的有效性与可行性. 关关关键键键词词词: 多欧拉-拉格朗日系统, 时变传输时滞, 事件触发机制, 有向拓扑图, 编队包含控 制. I 目录 目目目录录录 摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II 第1 章绪论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 背景及意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .