异质网络输出同步的分布式采样控制

Most studies on output synchronization of networked dynamic systems are built on the continuous-time systems, but in real it is the digital controller that realizes the advanced control strategies, and moreover, the state of neighboring nodes, either directly through the sensor measurment or by the transimission of information, is not consecutively obtained. Considering such a gap between the theory study and the real application, this project studies the problem of output synchronization of heterogeneous network under sampled control. The major research topices include: 1) Study the existence problem of output synchronization under sampled control. Analyze the feasibility of the discretization of the exisiting control law that is designed for the continuous-time systems, provide the way to determine the sample period, and derive the necessary and sufficient condition for existence problem under some strong constraints. 2) Study the synthesis problem of output synchronization under samled control. Propose the syntheis algorithms for both the case based on the measurement of relative outputs and the case based on the transimission of the controller states. 3) Study adaptive sampled control of output synchronization. Proposes an adaptive solution for the case that the initial parameters of state matrix of internal models are different from each other. 4) Make the real experiments on the formation control of multiple mobile robots to verify the efficacy of the developed theory results. The studies of this project is the key step when the output synchroniation theory is applied in the real engineering, and therefore is of the important theoretical significance and the broad application prospects.

分布式输出同步的研究多集中在连续系统，而实际中多采用数字控制器实现先进控制策略，且邻居节点信息，无论是通过传感器直接测量，还是通过信息传递均是无法连续获得。针对此理论与应用的间隙，项目围绕采样控制下异质网络的输出同步进行研究。主要研究内容包括：1)研究采样控制输出同步的存在问题，分析已有控制策略采样化后的可行性，给出采样周期的选择方案，并在一些强约束条件下给出存在问题有解的充分必要条件。2) 研究采样控制输出同步的综合问题，分别给出基于输出偏差测量信息和基于控制器状态传递两种情形的控制器综合设计方案。3) 研究输出同步的自适应采样控制，在一定条件下解决同步模态状态矩阵参数互不相同的自适应输出同步问题。4) 在多机器人编队协作上进行理论成果的实际应用验证。本项目的研究内容是网络化系统的输出同步理论在实际工程中应用的关键环节，具有重要的理论意义和广泛的应用前景。

分布式输出同步的研究多集中在连续系统，而实际中多采用数字控制器实现先进控制策略，且邻居节点信息，无论是通过传感器直接测量，还是通过信息传递均是无法连续获得。针对分布式输出同步理论偏重连续系统而应用在离散系统实现这种不相吻合的情况，围绕采样控制下异质网络的输出同步进行研究。经历了四年的研究，项目基本完成项目申请时的研究内容，实现了预计的研究目标。在异质网络的采样控制上，不仅回答了采样控制的采样周期的时间约束问题，还将相关理论方法扩充到电力系统的协同控制和离散经济调度算法上。在研究过程中，还进一步创新性地提出了动态连边网络模型，同时在机器人领域也做出了一定的成果。主要研究内容可分为理论研究和应用研究两类，分别为：1）理论研究先后研究了，异质网络的同步输出调节、切换拓扑下的同步输出调节和动态连边网络的输出协同；2）应用研究包括了，分布式控制策略在电网的应用和网络化视角下的电力系统控制策略。项目总共发表了40篇论文，其中SCI期刊论文17篇，还申请了专利3项，授权2项。