二阶多主体系统时变时滞编队控制研究

"这篇论文是2012年发表在《智能系统学报》上的，主要探讨了具有时变时滞耦合的二阶多主体系统的编队控制问题。研究内容涉及网络协同控制，特别是在有向连接拓扑结构下的控制策略。通过建立多层领导机制的模型，作者得出了时不变编队、时变编队和时变轨迹追踪的充分条件，并证明了编队形成的速度是以指数方式收敛的。此外，数值模拟证实了理论分析的准确性，为实际应用提供了理论指导。" 本文是工程技术领域的学术论文，重点关注多主体系统的编队控制这一网络控制问题。多主体系统由多个相互作用的个体组成，如机器人、无人机或车辆等，它们需要协同工作以达成特定的目标，例如编队飞行或行驶。编队控制是确保这些个体能够按照预设模式保持相对位置关系的关键技术。 在本文中，作者特别考虑了时变时滞耦合的二阶多主体系统。时滞是指信息传递或系统响应存在的时间延迟，这在实际系统中很常见，可能由于通信延迟、传感器滞后等因素引起。时变时滞增加了控制的复杂性，因为它会导致系统行为的不稳定性。作者采用有向连接拓扑结构，这是一种表示个体间交互关系的方式，其中的箭头指示信息流的方向。 论文提出了一个多层领导机制的框架来处理这个问题。这种机制可能包括一个或多个层次的领导者，领导者负责设定总体目标或路径，而跟随者则调整自己的行为以匹配领导者。通过这种方法，作者解决了三种不同的编队问题：时不变编队，即所有个体保持固定相对位置；时变编队，允许编队形状随时间变化；以及时变轨迹追踪，其中编队需要跟踪一个动态变化的路径。 为了保证编队的有效性，作者找到了实现这些编队控制的充分条件，并证明了在满足这些条件下，编队可以以指数速度收敛到期望状态。这意味着系统能够快速稳定，并且对初始条件的变化具有一定的鲁棒性。数值仿真验证了这些理论分析的正确性，显示了理论结果在实际应用中的可行性。 这篇论文为解决具有时变时滞耦合的二阶多主体系统的编队控制问题提供了新的理论基础和控制策略，对于理解和优化这类系统的协同性能具有重要意义。其理论成果可应用于各种实际场景，如无人机集群、自动驾驶车队等，有助于提升这些系统的协同效率和稳定性。