基于切换方法的网络化系统分布式事件触发控制研究

基本信息
批准号:61473055
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:王东
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王建梁,连捷,冯智,刘教,高永峰,刘坤志,张宁,李国洋,李灿
关键词:
网络化控制系统切换系统多李雅普诺夫函数
结项摘要

It is of important significance in theory and application to study distributed event-triggered control of networked systems due to its advantages such as sufficient resource utilization, design flexibility, strong fault tolerance and so on. However, it is a challenging task to analyze and synthesize such systems because of the simultaneous existence of the nonlinear coupling among the subsystems, event-triggering mechanism and network topology changes. This project conducts a research on distributed event-triggered control of networked systems with nonlinear coupling: (1) A hybrid time-delay system model is proposed to characterize coupling continuous dynamics, triggered discrete events and variable topologies. (2) Under a fixed topology, a new scheme of distributed controller and event-triggering condition co-design and stability analysis is established by combining Lyapunov-like approaches, a small-gain theorem and an algebraic graph theory. (3) Under a varying topology, an approach to co-design of distributed controllers and event-triggered conditions is proposed by making use of multiple Lyapunov functions and state space partition methods in switched systems. (4) The validness and practical application of theoretical results obtained are verified by building an experiment platform for distributed event-triggered control of networked multi-wheeled robots. This project reveals the intrinsic relationship among event-triggered conditions, controller design and variable topologies, and provides an effective method to co-design distributed controllers and event-triggered conditions of networked systems and the foundation for its pratical application.

由于网络化系统分布式事件触发控制具有资源利用率高、设计灵活和容错性强等优点,其研究具有重要的理论意义和应用价值。然而,非线性耦合、事件触发机制和网络拓扑结构变化等并存,给此类系统的分析和综合带来极大挑战。项目针对具有耦合的网络化系统分布式事件触发控制展开研究:(1)建立混杂时滞系统模型,表征耦合的连续动态、事件触发的离散动态和变拓扑等特性;(2)融合类Lyapunov函数、小增益定理和图论,给出固定拓扑结构下稳定性分析以及分布式控制器和触发条件联合设计方案;(3)采用切换系统多Lyapunov函数和状态空间划分法,实现变拓扑结构下分布式控制器和事件触发条件联合设计;(4)构建网络化多轮式机器人分布式事件触发控制实验平台,检验提出方法的可应用性。项目揭示事件触发条件、控制器设计和变拓扑结构之间的内在联系,为网络化系统分布式控制器和事件触发条件联合设计提供有效方法,为其实际应用奠定基础。

项目摘要

随着网络化系统规模的不断增大,集中式控制全局信息难于获取,且容错性差难于维护。而分布式控制策略利用局部资源信息采取决策行为,通过有效的协调机制实现系统全局性能指标,具有较强的灵活性和容错性等优点,受到普遍关注。网络化系统普遍存在信息传输时滞和数据丢失等现象,严重破坏系统控制性能。项目研究了事件触发条件与控制器设计内在联系,构造新的Lyapunov函数,给出固定拓扑结构和切换拓扑结构下基于事件触发机制的分布式包含控制和优化控制协议设计方案。研究了网络化系统传输时滞、数据包丢失等因素下控制综合问题,给出观测器和控制器的存在条件。进一步地,研究了有向通讯拓扑结构下多智能体系统分布式优化协议设计,克服信息传递不对称性带来的困难。最后,基于深度视觉等信息搭建多机器人协作控制实验平台,实现多轮式机器人变队形控制和双臂机器人协作抓取,为军事和民用推广奠定基础。围绕上述研究工作,在本领域重要期刊和会议发表和录用学术论文52篇,其中SCI检索期刊高水平论文29篇,顶级期刊Automatica论文1篇,IEEE Transactions期刊论文11篇,SCI他引近100次。项目负责人以第一完成人身份获得第七届中国人工智能学会吴文俊人工智能自然科学二等奖,中国控制会议关肇直优秀论文提名奖。申请发明专利3项,授权软件著作权3项。与美国和新加坡学者建立长期合作关系,培养博士毕业生1名,硕士毕业生15名,在读博士研究生5名,硕士研究生15名,多名研究生获得国家级、省级和校级奖励。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

王东的其他基金

批准号:30960290
批准年份:2009
资助金额:23.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51605364
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272061
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:30340044
批准年份:2003
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81671380
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30872975
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:61574013
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30670147
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61205115
批准年份:2012
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61805167
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20332030
批准年份:2003
资助金额:120.00
项目类别:重点项目
批准号:21801169
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30070061
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:51201163
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30670628
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:81803626
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81372041
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61802011
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61106022
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871401
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51104084
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29472067
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:51204095
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100920
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29274189
批准年份:1992
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81370589
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81473673
批准年份:2014
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:11347184
批准年份:2013
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:61675006
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71801059
批准年份:2018
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51272268
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11075199
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:30170172
批准年份:2001
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:61104114
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701326
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170310
批准年份:2011
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:29872041
批准年份:1998
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:81573034
批准年份:2015
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:28770100
批准年份:1987
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:30870151
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:29070063
批准年份:1990
资助金额:2.50
项目类别:面上项目
批准号:31401077
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50877077
批准年份:2008
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:30800673
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270378
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31271660
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31760751
批准年份:2017
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51771193
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51874160
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21371016
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30472004
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:11505074
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905336
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51673016
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81772495
批准年份:2017
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31901193
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171904
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:U1932143
批准年份:2019
资助金额:59.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51604255
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875146
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51137005
批准年份:2011
资助金额:310.00
项目类别:重点项目
批准号:81070386
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:30270098
批准年份:2002
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:29674037
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:81173477
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61371136
批准年份:2013
资助金额:74.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

网络化切换系统的事件触发控制与滤波

批准号:61573201
批准年份:2015
负责人:陆国平
学科分类:F0301
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
2

基于事件触发的多种通讯受限网络化控制系统的控制方法研究

批准号:61304039
批准年份:2013
负责人:张长柱
学科分类:F0301
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于网络的切换系统采样数据控制与事件触发控制

批准号:61703286
批准年份:2017
负责人:刘皓
学科分类:F0301
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

事件触发网络化系统的安全控制研究

批准号:61703146
批准年份:2017
负责人:李富强
学科分类:F0301
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目