动态事件触发下的异构多自主体系统固定时间协同控制研究

This project intends to consider the dynamic event-triggered fixed-time cooperative control problem of heterogeneous multi-agent systems. From the perspectives of theoretical system and promoting engineering applications, while proposing a set of cooperative control algorithms with energy saving and high efficiency, a simulation platform and an experimental platform are constructed for the unmanned ground vehicles (UGVs)-unmanned aerial vehicles (UAVs) heterogeneous systems. First, for the second-order and high-order heterogeneous multi-agent systems, the corresponding cooperative control algorithms are designed based on the mechanisms of fixed-time control and dynamic event-triggered control. Then, the simulation platform and experimental platform of the UGVs-UAVs heterogeneous systems are constructed. Finally, the simulation and experimental research under the background of typical tasks are carried out, and the validity of the proposed method and theory is verified in principle. It is expected that a complete theoretical algorithm will be built and the flexibility and diversity of multi-agent systems will be better by the research of this project. Moreover, the theoretical results are applied to the actual systems, which provides corresponding theory basis and essential technology for the application of autonomous unmanned systems in the military and civilian fields.

本项目拟针对动态事件触发机制下的异构多自主体系统固定时间协同控制问题展开研究。从拓展理论体系和促进工程应用这两个角度出发，在提出一套节能高效的协同控制算法的同时，构建无人车-无人机异构系统的仿真平台和实验平台。首先，针对二阶和高阶异构多自主体系统，基于固定时间控制和动态事件触发控制的机理，设计相应的协同控制算法。然后，以无人车和无人机为对象，进行异构自主无人系统的仿真平台和实验平台的搭建。最后，展开典型任务背景下的仿真和实验研究，对所提出的方法和理论的有效性进行原理性验证，并给出分析与评价。通过本项目的研究，期望构建一套完整的理论算法，增强多自主体系统的灵活性和多样性，并将理论成果应用到实际系统中，为实现自主无人系统在军用、民用领域的应用提供相应的理论基础和技术保障。

本项目针对动态事件触发下的异构多自主体系统固定时间协同控制问题展开研究，充分考虑了非线性动力学、时延、切换拓扑等一系列情形与变化。从拓展理论体系和促进工程应用这两个角度出发，在提出一套低耗高效的协同控制算法的同时，构建了异构无人系统仿真平台和实验平台。项目总体上采用理论分析、算法设计、仿真和实平台搭建及验证的研究思路。.首先，针对带有输入时延和外部扰动线性多自主体系统，基于固定时间控制和动态事件触发控制的机理，设计了相应的协同控制算法并排除了Zeno问题。然后，将上述成果进一步拓展到了非线性多自主体系统中，证明了动态事件触发机制下的固定时间收敛，并考虑了切换拓扑的情形。最后，以多个无人车和无人机为对象，进行了异构系统的仿真平台和实验平台的搭建，并展开了相关仿真和实验研究，对所提出的方法和理论的有效性进行了验证，理论成果与实验结果保持一致，充分说明了所提出的事件触发机制下的固定时间协同控制算法具有重要的理论与实践意义，可以为实现自主无人系统在民用、军用领域的应用提供理论基础和关键技术。.通过本项目的研究，进一步完善了现有的静态事件触发和自触发机制下的固定时间协同控制算法框架，构建了一套较为完整的理论算法，增强了多自主体系统的灵活性和多样性。将不同的控制方式与不同的控制目标相结合，既保证了快速收敛，又减少了通信损耗，做到了节能高效，拓展了分布式控制的理论体系，能够提升多自主体系统的高效可靠、低能耗的运行能力，进而提高自主无人系统协同控制理论在实际工程应用中的可行性。在项目执行的一年期内，发表或接收期刊论文7篇，其中第一作者SCI论文3篇、通信作者SCI论文1篇；相关研究成果申请国家发明专利2项。