拉格朗日系統(tǒng)的協(xié)同控制研究.pdf

1、很多機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型都可以表示為拉格朗日模型,如機(jī)器人操作臂、自動駕駛車輛,衛(wèi)星等。當(dāng)任務(wù)復(fù)雜、對系統(tǒng)的可靠性要求較高時,需要多個個體進(jìn)行協(xié)同工作。由多個單機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成的多智能體系統(tǒng)稱之為拉格朗日系統(tǒng)。拉格朗日系統(tǒng)的協(xié)同控制研究是多智能體系統(tǒng)中比較前沿和復(fù)雜的研究方向。對于拉格朗日系統(tǒng)的協(xié)同控制一般可以分為無領(lǐng)導(dǎo)者,單領(lǐng)導(dǎo)者和多領(lǐng)導(dǎo)者的情況。本文重點研究了拉格朗日系統(tǒng)單領(lǐng)導(dǎo)者情況下的有限時間一致性跟蹤問題,實現(xiàn)跟隨者跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者運(yùn)動狀態(tài)

2、;多領(lǐng)導(dǎo)者情況下的有限時間包含控制,實現(xiàn)跟隨者運(yùn)動到多個領(lǐng)導(dǎo)者形成的區(qū)域中。
　　本文首先對拉格朗日系統(tǒng)涉及到表示多智能體系統(tǒng)通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖論進(jìn)行簡單的說明,對文中證明系統(tǒng)李雅普諾夫穩(wěn)定和有限時間穩(wěn)定定理做出介紹,對歐拉拉格朗日的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo),并確定系統(tǒng)仿真的模型。
　　針對單領(lǐng)導(dǎo)者的情況,考慮拉格朗日系統(tǒng)的目標(biāo)是使跟隨者跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者的運(yùn)動狀態(tài),實現(xiàn)系統(tǒng)的一致性跟蹤。首先,結(jié)合非線性理論中的滑模控制,提出了一種終

3、端滑模協(xié)同控制律,通過有限時間穩(wěn)定定理證明提出的終端滑模協(xié)同控制率的有效性及其魯棒性。其次,針對該算法存在的收斂速度慢和奇異問題,分別提出快速終端滑模協(xié)同控制律和非奇異的終端滑模協(xié)同控制律,通過有限時間穩(wěn)定定理證明這兩個算法可以實現(xiàn)系統(tǒng)的一致性跟蹤。最后,通過Matlab的數(shù)值仿真驗證了所提出算法的有效性。
　　針對多領(lǐng)導(dǎo)者的情況,考慮拉格朗日系統(tǒng)的目標(biāo)是驅(qū)動跟隨者在有限時間運(yùn)動到多領(lǐng)導(dǎo)者運(yùn)動形成的凸包中,實現(xiàn)系統(tǒng)的包含控制。設(shè)計