基于预设收敛模式的网络化多智能体系统分布式控制设计

It is of theoretical importance and practical significance for a control scheme to bear pre-assigned convergence mode. This project, based upon the primary research progress made by the applicant, proposes to further explore new control methods with prescribed time convergence time and pre-assigned rate of convergence for networked multiple agent systems (MAS). First, considering MAS with non-vanishing disturbances, new prescribed time control schemes built upon state feedback with non-constant (time-varying) gains will be established to ensure distributed consensus within prescribed finite time. Meanwhile, distributed control schemes with pre-assigned rate of convergence will also be developed, achieving consensus with pre-specified convergence time and rate for MAS. Second, for more complicated yet more frequently encountered non-affine MAS with limited communication resources and unbalanced connecting topology, new distributed protocols will be established to achieve prescribed time consensus with pre-assigned rate of convergence. The proposed research is expected to make a series of innovative results, complementing the essence of finite time control of nonlinear systems in general and MAS in particular. Some results will reach the international leading level.

按预设模式（时间、速度）收敛的控制方法和技术，具有重要理论意义和实用价值。本项目拟借助申请人已取得的初步进展，深入研究预设时间及预设收敛速率的控制理论与方法，并融入网络化多智能体系统的协同分布式控制中。首先，针对具有未知非消失扰动的非线性多智能体系统，构建基于非恒定（时变）增益的分布式状态反馈控策略制，确保多智能体各子系统状态按预设有限时间收敛，并引入预设收敛速率，实现各子系统状态以人为预定的速率达到同步。同时，面对更为复杂的（实际工程中普遍存在的）不确定非仿射复杂动特性以及局部非平衡通讯拓扑条件，建立一套完整的网络化复杂多智能体系统控制新方法 — 具有预设收敛速率和预设有限时间特性。相关研究预计取得系列重要突破，丰富多智能体系统有限时间控制的理论内涵，部分成果将达国际领先水平。

本项目深入研究预设时间及预设收敛速率的控制理论与方法，并融入网络化多智能体系统的协同分布式控制中。项目团队针对网络化多智能体系统，构建了基于非恒定（时变）增益的分布式状态反馈控策略制，确保了各个子系统状态在人为预设的有限时间内实现同步；针对未知非消失扰动情况下的非线性多智能体系统，构建了预设收敛速率控制方案，实现了各个子系统状态以人为预定的速率达到同步；面对更为复杂的（实际工程中普遍存在的）不确定非仿射复杂动特性以及局部通讯拓扑条件，项目团队建立了一套完整的适用于复杂网络化多智能体系统的控制新方法 — 具有预设收敛速率和预设有限时间特性。经过3年的研究，项目团队在预设模式控制这一研究领域取得了一系列创新性成果，相关成果均发表在控制领域顶级期刊上，这对丰富和完善有限时间控制理论内涵具有重要意义，同时在包括导弹拦截、飞行目标追踪等领域有广泛应用前景。依托该项目共发表SCI期刊论文17篇，其中SCI一区论文13篇（Automatica 1篇，IEEE Trans.系列论文12篇），SCI二区论文4篇，出版英文专著1部，申请发明专利3项，培养在读博士研究生3名，在读硕士研究生3名，项目负责人王玉娟获得重庆市自然科学奖一等奖（排名2），教育部自然科学奖二等奖（排名3）。