网络化非线性广义系统分析及其在多智能体协调控制中的应用

With the development of artificial intelligence, robot has become an important research field and gradually enters people's life. The practical industrial robot systems contains algebraic constraints such as internal constraints and space constraints can described by descriptor systems, which are also known as singular systems. This project is concerned with the research on networked nonlinear descriptor systems based on the nonlinear system theory, robust control theory and networked control system theory. The main contents are as follows: Firstly, under the networked environment, for a class of Lipschitz nonlinear descriptor systems, propose the existence condition of the system solution, construct the stabilization controller and obtain the corresponding controller design method. Furthermore, for general nonlinear descriptor systems, analysis the existence of the system solution, reveal the relationship between the system solution and nonlinear dynamic of the system model. Secondly, study the design method of generalized stabilization controller, robust stabilization controller and non-fragile stabilization controller, respectively. Finally, take the restricted mobile robots as the research object, study the theoretical and experimental research on the consensus of nonlinear descriptor multi-agent systems. This project can not only enrich the basic theory of descriptor systems, but also have important applications in the fields of multi-agent coordination control, mobile robot control and spacecraft attitude control and so on.

机器人已成为当前的重要研究领域，并且随着人工智能的发展，逐渐走进了人们的生活。工业机器人系统中存在的内部关联限制和空间条件制约等代数约束系统可以用广义系统描述。本项目拟开展网络环境下非线性广义系统分析与综合及其在多移动机器人协调控制中的应用基础研究。主要研究内容：网络环境下，针对利普希兹非线性广义系统，给出系统解的存在条件，构造网络化镇定控制器，并获得其设计方法；进一步，对一般非线性广义系统，分析系统解的存在条件，揭示系统解存在性与系统模型中的非线性动态之间的关系；研究非线性广义系统的镇定控制器的存在条件和设计方法，以及鲁棒镇定控制器的设计；以受限移动机器人为对象，研究非线性广义多智能体系统的姿态一致性控制，并进行实验研究。本项目的研究不仅能够丰富和完善广义系统的基本理论，还将在多智能体协调控制、受限移动机器人控制及飞行器姿态控制等相关领域有着重要的应用。

广义系统在实际中有着广泛的应用，例如多个机械手协同抓物问题、电子设备中常用的正弦波信号源控制问题和三连杆移动机械臂控制问题等，并且受限机器人系统，核反应堆和非因果系统都可以用广义系统进行建模；另外，近年来多智能体协调控制引起了多学科领域学者的广泛关注，但广义多智能体系统的研究仍有限。因此，开展广义系统的分析与控制研究及其在多智能体系统中的引用研究具有重要的理论意义和实际应用价值。..本项目的主要研究内容有：非线性广义系统的分析与综合；非线性多智能体系统的分布式一致控制和跟踪控制；非线性广义多智能体系统的保性能控制等。..本项目取得的成果主要有一下4个方面：（1）具有一般未知转移概率的广义Markov跳变系统的时滞依赖鲁棒H∞控制和滤波；（2）非线性广义系统的有限时间鲁棒非脆弱控制控制；（3）几类非线性多智能体系统的分布式控制问题；（4）非线性广义多智能体系统在的保性能控制问题研究。..本项目关注非线性广义系统和多智能体系统，交叉融合广义系统理论、非线性理论、鲁棒控制理论随机控制理论、代数图论和矩阵论等多种方法和技术，发展了一系列关于非线性广义系统分析、控制和滤波，非线性多智能体系统的一致性控制、跟踪控制和保性能控制等新技术，并通过计算机仿真进行了验证。由于多个体协同问题具有广泛实际应用背景，所以该项目取得的成果在推动理论研究的同时，也具有一定的应用前景。.