多智能体系统一致性的鲁棒分析与控制

本项目以多智能体系统互助合作为背景，针对线性以及非线性多智能体系统的一致性问题以及鲁棒一致性（consensus）问题展开深入研究，包括：线性系统一致性算法中测量误差对一致性影响的分析以及与通讯结构的关系问题；在有外界干扰信号，通讯结构扰动以及系统本身存在不确定的情形下的一致性控制方法及算法问题；非线性多智能体系统一致性控制方法及算法的设计问题。通过研究新理论，建立鲁棒一致性的度量方法，分析通讯拓扑结构对一致性的影响，解决由于有向的通讯连接导致的非对称性，各种各样的连接方式导致的复杂性以及非线性动态与通讯结构耦合带来的一致性分析和算法设计上的理论难点，利用每个个体与其邻居之间的相对信息，从理论上建立一致性意义下鲁棒性能好的一致性控制方法与算法， 同时为实际工程系统提供有益的指导。

项目执行期间在多智能体系统的一致性分析和控制，多智能体系统的输出调节问题，飞行器多执行机构协调控制，高超声速飞行器的鲁棒跟踪控制，导弹的制导与控制一体化设计等方面做出了重要贡献，具体包括：.(1) 研究了测量误差、通信误差以及外部扰动对多智能体系统一致性的影响，给出了刻画鲁棒一致性的度量、理论分析结果以及鲁棒一致性协议的设计方法。进一步考虑了量化信息对一致性的影响，给出了多智能体系统取得有限时间状态一致性的分析结果，提出了基于内模原理的实现输出一致的分布式控制器设计方法。.(2) 针对不确定异质线性多智能体系统，利用控制器之间的信息通讯并结合输出反馈解决了输出调节问题，放宽了现有文献中对通讯拓扑的限制，其结果还可以解决不同的智能体跟踪不同目标的问题。.(3) 针对带有扰动和不确定性的非线性系统提出了一种新的非奇异终端滑模控制方法，并应用到导弹制导与控制一体化设计中。此外，考虑了带有两个影响角限制的三维空间拦截问题，采用两环结构进行了控制、制导一体化设计。.(4) 针对高超声速飞行器模型，在有不确定参数、输入约束、执行器故障以及部分状态不可量测等情况下，设计了跟踪控制器和状态观测器，并给出了基于观测器的自适应控制器设计方法。结果表明，所设计的控制器能实现跟踪要求并且具有很好的鲁棒性。.本项目执行以来，发表论文二十余篇，其中SCI期刊论文17篇。项目主持人作为第三完成人于2011年获得教育部自然科学一等奖。