Lagrange网络的实用同步与控制及其相关问题的研究

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网络化Lagrange系统(Lagrange网络)的同步与控制已经成为非线性动力学与控制领域中关注的热点之一。这主要是因为经典的Lagrange方程可以用来描述诸如机械臂、飞行器及行走机器人等大量的力学系统,而Lagrange网络具有更为广泛的工程应用,尤其是在复杂与集成化的生产过程中,如多机械臂协调、飞行器编队及移动传感网络等。本文从非线性动力学与控制的角度,研究了Lagrange网络的实用同步与控制及其相关问题。主要工作概括为以下几点:一.受扰动的Lagrange网络的牵制实用同步。将局部线性反馈控制施加于部分智能体上使得受扰动的网络化恒同Lagrange系统达到实用同步,这里所考虑的Lagrange网络的拓扑包括无向图和有向图两种情况。基于实用稳定性理论和矩阵理论知识,得到了一些简单易行的同步判据。此外,还讨论了牵制控制中的两个重要问题:1)至少选取几个智能体作为牵制节点?2)选取怎样的智能体作为牵制节点?最后,以恒同的8个2-连杆机械臂组成的网络为例子,验证了所设计的控制策略是有效的。二.参数不确定的Lagrange网络的脉冲实用跟踪同步。将脉冲控制策略用于实现参数不确定的Lagrange网络达到实用跟踪同步,这里的智能体可以是非恒同的。我们得到了一些简单的代数型判据实现网络在无通讯时滞和有通讯时滞时都达到实用跟踪同步。这些判据可以使Lagrange网络在任意的初始条件下都能跟踪到期望的时变轨道上,并且跟踪误差控制在期望的范围内。作为理论结果的直接应用,以4个非恒同的移动机器人组成的网络为例子,数值模拟结果验证了所考虑网络可以达到实用跟踪同步。三.具有参数失配的主-从二阶非自治混沌系统的实用同步。将PD反馈控制和输出反馈控制用于实现具有参数失配的一类二阶非自治混沌系统在主-从同步框架下达到实用同步。基于实用稳定性理论,得到了一些简单的代数型同步判据。不失一般性,这里所考虑的参数失配既可以是系统中的参数存在失配,也可以是外激励中的参数存在失配,并且参数失配的值可以不确定,而只须知道参数失配值的界。最后,以水平平台系统和Duffing-Van der Pol振子为例子,验证了所提供的控制策略是有效可行的。
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