多变量多态性能约束下网络化关联非线性系统分散协同控制及应用

基本信息
批准号:61673335
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:华长春
学科分类:
依托单位:燕山大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王芳,赵广磊,张柳柳,李亚峰,杨亚娜,刘国聘,吴双双,王媛媛,孙兴隆
关键词:
约束控制关联系统遥操作网络化控制分散控制
结项摘要

In networked large-scale interconnected systems, the information is transmitted by wired/wireless networks. The physical state variables of engineering subsystems have many performance restriction requirements. The performance constraints and complex network transmission environment bring new challenges for the design of large-scale system. This project will focus on the cooperative control of networked large-scale interconnected systems with multi variables and multi-performances constraints. The theoretic achievements will apply to the multi-robot teleoperation design. First, a new interconnected stochastic nonlinear system model with time delay will be constructed with the consideration of the complex network environment parameters and the nonlinear interconnections. Second, the state-feedback cooperative control problem will be investigated for networked interconnected large-scale systems with multi-variables and multi-state performances constraints. New BLF and the corresponding cooperative control schemes will be proposed to guarantee the performances of low overshoot, fast convergence and high precision for state variables. Furthermore, the state observer and output-feedback control protocols with constraints on multi-variables and multi-state performances will be proposed to realize the effective cooperative control with partial state available. Finally, the research results will be applied to the high precision control for networked multiple robots teleoperation systems. The novel controllers will be proposed for master-slave robot with constraints on velocities and synchronization errors to guarantee the improved transparency and safety-operation performances. With the above research achievements, we aim to establish the fundamental research framework for the constrained control of networked nonlinear interconnected systems. The achievements will provide theoretical support for telesurgery, nuclear accident and some other practical teleoperation applications.

网络化大系统中信息交互通过有线/无线网络进行,工程子系统物理状态变量存在诸多约束性能要求,多变量多性能约束与网络传输复杂性给大系统设计提出了新的挑战。本项目聚焦于研究多变量多态性能约束下网络化关联大系统的协同控制问题,并将结果应用于多机器人遥操作设计。首先建立融合网络环境参数和关联结构多样性的随机时变时滞非线性大系统模型;其次研究多变量多态性能约束下网络化关联大系统的状态反馈问题,构造新的BLF并提出相应协同控制方法,确保变量具有低超调,快收敛和高精度要求;进一步构建约束观测器并提出多变量多态性能约束下动态输出反馈控制策略,实现状态不完全可测下有效协同控制;最后将研究结果应用于多机器人高精遥操作,在速度和同步误差等变量受限情形下提出主从机器人控制策略,确保系统好的透明性和安全操控性。研究结果奠定变量约束下非线性大系统协同控制理论基础,有望为远程手术、空间探测等遥操作应用领域提供理论支撑。

项目摘要

多变量多性能约束与网络传输复杂性给网络化大系统设计提出了新的挑战。本项目聚焦于研究多变量多态性能约束下网络化关联大系统的协同控制问题,并将结果应用于多机器人遥操作系统。首先建立了融合网络环境参数和关联结构多样性的随机时变时滞非线性大系统模型;其次研究了多变量多态性能约束下网络化关联大系统的状态反馈问题,构造了新的BLF并提出相应协同控制方法,确保变量具有低超调,快收敛和高精度要求;进一步构建了约束观测器并提出了多变量多态性能约束下动态输出反馈控制策略,实现了状态不完全可测下有效协同控制;最后将研究结果应用于多机器人高精遥操作和四旋翼系统,在综合考虑系统的稳态性能、暂态性能和操控性能情形下提出控制器设计策略,确保系统的稳定性和高性能性。研究结果为变量约束下非线性大系统的协同控制奠定了理论基础,为远程手术、空间探测等遥操作应用领域提供了理论支撑。该项目共发表 SCI 期刊论文70篇,其中IEEE Trans. on Automatic Control 3篇,Automatica 4篇,IEEE Trans 汇刊 26篇。

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

基于被动变阻尼装置高层结构风振控制效果对比分析

基于被动变阻尼装置高层结构风振控制效果对比分析

DOI:10.13197/j.eeev.2019.05.95.fuwq.009
发表时间:2019
2

新产品脱销等待时间对顾客抱怨行为的影响:基于有调节的双中介模型

新产品脱销等待时间对顾客抱怨行为的影响:基于有调节的双中介模型

DOI:
发表时间:2023
3

机电控制无级变速器执行机构动态响应特性仿真研究

机电控制无级变速器执行机构动态响应特性仿真研究

DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2020.03.001
发表时间:2020
4

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

DOI:
发表时间:2017
5

含饱和非线性的主动悬架系统自适应控制

含饱和非线性的主动悬架系统自适应控制

DOI:10.3969/j.issn.1674-0696.2020.10.20
发表时间:2020

华长春的其他基金

相似国自然基金

1

具有通信约束的网络化关联大系统分散控制及协同演化分析

批准号:61272064
批准年份:2012
负责人:严怀成
学科分类:F0201
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
2

多约束下非线性积分器系统鲁棒自适应控制及应用

批准号:61473003
批准年份:2014
负责人:王金枝
学科分类:F0301
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
3

具有不同通讯特性的网络化系统分散协同控制

批准号:61174064
批准年份:2011
负责人:杨富文
学科分类:F0301
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

多率非线性系统的网络化控制及其应用

批准号:61374059
批准年份:2013
负责人:贾新春
学科分类:F0301
资助金额:78.00
项目类别:面上项目