非线性多自主体系统的分布式输出调节问题及其瞬态性能研究

This project is to investigate the distributed output regulation problem for nonlinear multi-agent systems. This problem involves the distributed tracking (leader-following consensus) problem and disturbance rejection problem. With the rapid development of multi-agent systems, there are many challenging issues, including the uncertainty of the sense information and restriction on the transient response. Due to their significance to the theory and engineering research, these issues deserve further investigation. For this purpose, this project is devoted to the distributed output regulation problem for several typical classes of nonlinear multi-agent systems with the leaders containing uncertainties. More specific, we will study the following three basic topics. The first one is to study the solvability condition for the problem. The second one is to present the effective distributed control design methods. The last one is to consider the problem of the transient performance analysis and synthesis for the closed-loop system. Moreover, this project studies the synchronization and disturbance rejection problem of the multi-machine power systems. The study of this project provides novel methods for distributed control of nonlinear multi-agent systems.

本项目拟研究非线性多自主体系统的一类综合控制问题：分布式输出调节问题。该问题主要涵盖多自主体系统的分布式跟踪（领导者跟随趋同）与干扰抑制控制问题，具有极大的概括性。目前，随着多自主体系统研究的深入展开，该问题的研究面临着信息的不确定性、瞬态响应的约束等技术瓶颈和困难。如何设计有效的反馈控制，具有重要的理论价值与工程意义，也极具挑战性，已经引起了国内外学者们的关注。为此，本项目拟针对具有典型结构的非线性多自主体系统，特别地，在领导者信息不确定的情况下，探讨如下三个基本问题：此类控制问题的可解性、有效控制器算法设计以及闭环系统瞬态性能分析和综合设计。进而，在此基础上实现多电机电力系统的同步与干扰抑制控制，进行仿真和理论验证。本项目的研究将为多自主体系统的理论研究和工程应用提供新的思路和方法，具有广阔的前景。

本项目开展的分布式输出调节问题研究涵盖多自主体系统的分布式跟踪（领导者跟随趋同）与干扰抑制控制问题，具有重要的理论价值与工程意义，也极具挑战性，引起了国内外学者们的关注。针对具有典型结构的非线性多自主体系统，本项目完成了领导者信息不确定的分布式输出调节控制设计以及具有未建模外部扰动影响的系统性能分析与设计等研究内容。本项目提出了系统化的非线性内模设计方法解决了领导者信息不确定的分布式输出调节问题，发展了切实可行的鲁棒近似一致性设计方法解决了满足性能约束的分布式输出调节问题。本项目的研究为多自主体系统理论提供了新思路与方法。在本项目资助下，共发表国际重要学术期刊与会议论文20篇，其中在系统控制领域顶级期刊IEEE Transactions on Automatic Control与Automatica发表论文7篇。