基于饱和受限的多个体系统鲁棒一致性问题研究

Actuator saturation is a common phenomenon in the field of control and signal processing. Distributed coordination of multiagent systems has been received many attractions due to its applications in aerospace, astronautics and industrial process. The project is carried out the research on some critical and key issues of consensus in saturated multiagent systems. By analyzing the uncertainty in saturated multiagent systems, a parameter Lyapunov function based gain scheduling method is proposed to reduce the conservativeness of robust consensus for saturated multiagent systems. According to the smooth filtering estimation technique, the project studies the anti-disturbance problem to design robust consensus algorithms for saturated multiagent systems. And on this basis, the robust consensus problem for saturated multiagent systems with complex dynamic performance is investigated. Furthermore, part of theory research results of the project is developed for the multiagent systems platform to improve the system responses, control accuracy and anti-disturbance performance.

饱和受限特性是控制和信号处理领域较为普遍存在的现象。应用于多个体系统的分布式协调控制理论在航空、航天、工业过程控制以及社会经济等领域得到了非常广泛的关注。本项目围绕饱和受限多个体系统一致性理论中尚存在的难点和关键问题展开研究。通过对系统输入干扰的分析，提出基于参数Lyapunov方程的增益调节方法，从而降低饱和受限多个体系统鲁棒一致性成果的保守性。基于线性滤波估计方法，设计饱和受限多个体系统在外部干扰情形下的鲁棒一致性算法。在此基础上，研究具有复杂动态性能的饱和受限多个体系统鲁棒一致性问题。此外，本项目的部分理论研究成果将在多个体协调控制平台中进行尝试性应用研究，以提高系统的快速性、精度和抗扰动性能。

多个体系统一致性问题是最近控制理论的热点研究领域。在基金支持下，本课题组解决了申请书和计划书中拟定的主要科学问题和研究计划，在饱和受限的多个体系统鲁棒一致性控制设计方面取得了一系列创新性成果，得到了同行专家的高度评价。通过引入参数Lyapunov方程方法，研究在不同的干扰模型情况下，基于输入饱和受限的多个体系统领航-跟随一致性框架，提出基于一致性跟踪控制和一致性协同跟踪控制的算法设计方案；还通过分析有向图网络拓扑结构的特性，考虑具有异质输出饱和函数情况下多个体系统达到一致性的充要条件，以及带有输出饱和的多个体系统变尺度一致性的充分条件；此外，结合限定时间稳定性理论，研究多个体系统限定时间一致性问题，提出了一类适用于间歇通讯条件的限定时间一致性算法。在基金支持下，发表学术论文23篇(11篇SCI检索、9篇EI检索)，申请发明专利2项。课题负责人王庆领副教授还获得2017年度ISA Transactions和Neurocomputing的杰出审稿人，2018年度Journal of the Franklin Institute杰出审稿人。