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题名拓扑切换的集群系统分布式分组时变编队跟踪控制
被引量：11
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作者
田磊
王蒙一
赵启伦
王晓东
宋勋
任章
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机构
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室
北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心
北京电子工程总体研究所
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出处
《中国科学：信息科学》
CSCD
北大核心
2020年第3期408-423,共16页
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基金
国家自然科学基金(批准号:61873011,61803014)
北京市自然科学基金(批准号:4182035)资助项目。
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文摘
分布式编队控制是集群智能控制重要的基础性研究课题之一.拒止环境和多任务需求对编队控制提出了新的挑战.本文研究了高阶线性集群系统在拓扑切换情况下的分布式分组时变编队跟踪控制问题.在本文所提出的集群系统模型架构中,智能体被分为3类:虚拟领导者、分组领导者和跟随者.虚拟领导者为整个集群系统宏观运动提供参考轨迹或者跟踪指令.分组领导者一方面跟踪虚拟领导者所提供的轨迹或指令;另一方面通过与其他分组领导者之间的相互协作实现各分组之间的协同配合.跟随者实现对各自分组领导者的时变编队跟踪.在拓扑切换和外部扰动同时存在的情况下,基于智能体之间的局部有限邻居节点之间的相对信息反馈和滑模控制理论构造了分布式分组时变编队跟踪控制协议,并给出了控制协议中未知参数的求解算法,进而利用李雅普诺夫(Lyapunov)理论证明了集群系统在拓扑切换和外部扰动同时存在情况下的闭环稳定性.最后,数值仿真结果验证了本文提出的控制方法能够实现集群系统分组时变编队跟踪控制,并可应用在以无人机集群为代表的实际物理模型中.
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关键词
拒止环境
高阶线性集群系统
分组时变编队跟踪
拓扑切换
外部扰动
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Keywords
denial environment
high-order linear cluster systems
time-varying group formation tracking
switching topologies
external disturbances
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分类号
TP18
[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
V279
[自动化与计算机技术—控制科学与工程]
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题名异构多智能体系统分组输出时变编队跟踪控制
被引量：12
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作者
田磊
赵启伦
董希旺
李清东
任章
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机构
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室
北京电子工程总体研究所
北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心
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出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第7期295-306,共12页
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基金
国家自然科学基金(61922008,61973013,61873011,61803014)
航空科学基金(20170151001)
+1 种基金
国防创新特区项目(18-163-00-TS-001-001-34)
北京市自然科学基金(4182035)。
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文摘
空地协同控制是前沿的热点研究之一,以无人机、无人车为代表的空地智能体动力学模型的差异为研究带来了挑战。研究了高阶异构多智能体系统在有向拓扑条件下的分组输出时变编队跟踪控制问题,提出了虚拟领导者、分组领导者以及跟随者组成的三层协同控制架构。虚拟领导者用于规划整个多智能体系统的状态轨迹,分组领导者跟踪虚拟领导者所提供的轨迹信息,并相互协作以实现分组间的协同配合。跟随者跟踪分组领导者的输出并实现期望的输出编队。在有向通信拓扑结构条件下,基于局部邻居间的相对信息、观测器理论和滑模控制理论构造了控制协议,利用Lyapunov稳定性理论证明协议的有效性。数值仿真结果表明提出的方法能够实现无人机、无人车等异构智能体的空地协同,具有较好的工程应用价值。
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关键词
空地协同控制
高阶异构多智能体系统
分组输出时变编队跟踪
滑模控制
观测器理论
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Keywords
air ground cooperative control
heterogeneous high-order multi-agent systems
time-varying output group formation tracking
sliding mode control
observer theory
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分类号
V249
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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