高阶复杂非线性多智能体系统协同控制研究

Compared with the lower-order linear model, high-order complex nonlinear multi-agent systems can characterize the distributed physical systems better. Study of cooperative control of those systems has important theoretical and practical significance. This project will focus on the research of cooperative control problems for a significant class of high-order complex nonlinear multi-agent systems with model uncertainties, nonholonomic constraints, non-affine pure feedback etc. We aim to seek solutions for the applications of multi-robot cooperative control from different perspectives, such as formation control, tracking control, containment control, etc. By using control theory, matrix analysis, algebraic graph theory and some other basic theoretical tools, the problems of cooperative control algorithm design, overall errors’ convergence and stability analysis will be studied step by step. And the results will be implemented on numerical simulation and mobile robot experiment platform. It will further enrich and improve the design and analysis of algorithms for distributed collaborative theory. These solutions are also expected to lay a solid theoretical foundation for the practical high-order complex nonlinear system to perform cooperative control tasks.

高阶复杂非线性多智能体系统较低阶线性多智能体系统能更好地表征分布式系统中的实际物理对象，研究其协同控制问题具有重要的理论价值和现实意义。本课题紧紧围绕具有模型不确定、非完整约束、非仿射纯反馈等特点的一大类高阶复杂非线性多智能体协同控制问题，包括队形控制、分布式跟踪控制、包含控制问题等，从不同角度展开研究。利用控制理论、矩阵分析、代数图理论等基本理论工具，逐步深入的研究协同控制器设计、总体误差收敛性分析和稳定性分析等问题，并在仿真平台与移动机器人实验平台上予以实现。研究成果将进一步丰富和完善分布式协同算法的设计和分析理论，并可望为实际高阶复杂非线性系统执行协同控制任务奠定坚实的理论基础。

多智能体协同控制是当前控制系统研究的热点问题，在军事、航空、工业等各个领域具有广泛的应用前景，而高阶复杂非线性多智能体系统较低阶线性多智能体系统能更好地表征分布式系统中的实际物理对象，研究其协同控制问题具有重要的理论价值和现实意义。本课题紧紧围绕具有模型不确定、非完整约束、非仿射纯反馈等特点的一大类高阶复杂非线性多智能体协同控制问题，包括队形控制、分布式跟踪控制、包含控制问题等，从不同角度展开研究。利用控制理论、矩阵分析、代数图理论等基本理论工具，逐步深入的研究协同控制器设计、总体误差收敛性分析和稳定性分析等问题，并在仿真平台与移动机器人实验平台上予以实现。研究成果进一步丰富和完善了分布式协同算法的设计和分析理论，为实际高阶复杂非线性系统执行协同控制任务奠定坚实的理论基础。本项目取得一系列研究成果，发表学术论文17篇，2018年获得中国自动化学报英文版首届维纳综述奖。