多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調控制.pdf

1、近年來，隨著網絡通訊和計算機的快速發(fā)展，多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)調控制引起了國內外不同領域的專家學者們的廣泛關注。在多智能體系統(tǒng)的研究中，各個智能體通過分布式的相互協(xié)作，使整個系統(tǒng)形成規(guī)則有序的協(xié)同運動。目前大部分關于多智能體系統(tǒng)研究的文獻中考慮的智能體模型均為一階或者二階積分器模型，但是實際的物理系統(tǒng)往往具有本質的非線性，而且一般無法簡化為線性積分系統(tǒng)的形式。很多機械系統(tǒng)都可以用Euler-Lagrange方程進行建模，如操作機器臂、自

2、動車輛、步行機器人以及航天器姿態(tài)動力學等。因此，對多Lagrange系統(tǒng)分布式協(xié)調控制的研究有著很重要的意義。本文就是在總結現有結果的基礎上，從理論方面對多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調控制進行了深入的研究。論文的主要內容和研究成果如下：
　　首先在僅有部分跟隨者能獲取領航者信息的限制下，分別在無向和有向拓撲結構中研究了多Lagrange系統(tǒng)的分布式協(xié)調跟蹤控制，并考慮了系統(tǒng)的參數不確定性。在無向拓撲結構中，對常速度領航者，設計

3、了分布式連續(xù)估計器，利用級聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論證明了所提算法的穩(wěn)定性；對變速度領航者，使用智能體的一次和二次鄰居信息設計了分布式滑?？刂扑惴?，實現了對時變領航者的精確跟蹤。在有向拓撲結構中，對靜態(tài)領航者，提出分布式自適應控制律，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；對動態(tài)領航者,設計了分布式連續(xù)估計器，當每個跟隨者均能獲取領航者的加速度信息時，設計的分布式控制律能實現對領航者的漸近跟蹤，而當跟隨者不能完全獲取領航者的加速度信息時，跟

4、蹤誤差是有界的，并指出可以通過選取控制增益，使得跟蹤誤差足夠小。
　　針對存在多個領航者的情形，在有向拓撲結構中研究了存在參數不確定性的多Lagrange系統(tǒng)的分布式包含控制。對所有領航者均為靜止的情形，設計了分布式自適應控制算法，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]到智能體間相對速度難以測量的實際情形，對領航者均為靜態(tài)的包含控制和無領航者的一致性問題分別設計了無需相對速度信息的分布式控制算法，并針對當智能體間拓撲

5、結構為無向時，設計了基于無源估計器的分布式控制算法，該算法無需任何絕對和相對速度信息。當所有領航者均具有常值速度時，設計了分布式連續(xù)估計器對跟隨者的期望速度進行估計。當領航者具有時變速度的情形，為保證控制算法的連續(xù)性，對每個跟隨者設計了兩個滑模估計器，分別對跟隨者的期望速度和期望加速度進行估計，并提出了分布式控制算法使得所有跟隨者最終收斂到領航者圍成的動態(tài)凸包內。
　　對存在非線性不確定性和外部擾動以及多個領航者情形，在有向拓撲結