具选择功能的分布式合作控制系统

本项目拟针对由多个允许独立做控制选择的用户（也称智能体或个体）协作实现整体目标的分布式控制系统(我们称之为具选择功能的分布式合作控制系统Distributed Cooperative Control Systems Allowing Choices)，研究这种系统的基本特性及优化控制所涉及的基本科学问题。本项研究的目标有三，其一是解决这种系统中与控制器设计相关的理论问题，包括：控制目标的可行性分析、可行目标矩阵的结构约束、备选控制律集合设计、控制能量代价分析及能量最优控制器设计等。其二在于理解这种系统中如下两方面的关系：(1) 备选控制律集合、控制目标与系统动态特性间的关系；(2) 信息通信总量与控制性能间的关系。其三，结合车辆/船舶编队控制等实际分布式控制系统，研究所得理论结果用于实际控制系统的可行性及实现方法。本项研究成果将对研究复杂多智能体系统提供有益的参考，具有较高的科学意义。

对基于选择的分布式控制系统的一些基本问题做了系统的研究，分别针对双线性系统模型和多智能体联合控制的一般线性系统模型，研究了无通信模式下系统目标集合的单步控制可行性条件，并建立了一套最优单步控制器及反馈控制器的设计理论与方法。首次揭示了控制代价与通信数据量之间的交换关系，为进一步研究通信数据量在分布式控制系统中的量化价值提供了理论依据。针对多智能体共享有限通信网络所引起的信息碰撞和延时这一关键问题，构建了基于协议序列的信道访问机制，从而确保控制系统中实时反馈信息和控制信息的有效传输。本项目研究成果发表期刊论文10篇，已录用期刊论文1篇，其中6篇发表在IEEE Transactions on Automatic Control, IEEE Transaction on Vehicular Technology, SIAM Journal on Control and Optimization等国际顶级期刊，另有14篇论文发表在CDC, ACC, CCC等EI收录的国际国内会议。