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随着网络通信、控制和计算技术之间的相互渗透和发展,网络系统已广泛应用于各个领域之中,许多领域的研究者都对网络系统的快速发展及其带来的技术挑战产生了浓厚的兴趣。本文的研究主要针对两类比较典型的网络系统:网络控制系统和多自主体网络。网络控制系统一般由执行器、传感器和控制器通过一个通信网络组成,由于其具有资源共享、易于维护等特点,在工业控制、远程医疗等领域被广泛的应用。然而,控制系统的稳定性和性能会由于网络通信约束的引入而受到影响。本文基于频域控制的方法研究了网络控制系统在通讯约束影响下的性能极限问题。本文重点研究了另外一类网络系统——多自主体网络。作为科学和工程控制领域的新兴学科,多自主体网络近来受到广大研究者越来越多的关注。一致性是多自主体网络中典型的动力学行为,可以用来描述大多协调控制问题。本文基于已有的相关研究,综合运用代数图论、系统稳定性理论、矩阵理论等的相关知识,研究了多自主体网络的一致性协调控制问题。主要内容概述如下: 针对网络控制系统中存在一类特殊的一阶移动平均高斯噪声反馈通道时的最优调节性能问题,提出了相应的调节性能指标,建立了信道参数与最优调节性能之间的内在关系。基于控制器的Youla参数化和H2控制理论,在前馈通道存在输入扰动和反馈通道存在高斯噪声的情形下,设计了使得系统稳定的二自由度控制器,得到了系统最优调节性能的精确表达式。研究结果表明网络控制系统的最优调节性能不仅依赖于被控对象的非最小相位零点和不稳定极点,还与输入扰动和高斯噪声的统计特性以及反馈通道参数有关。 针对二阶离散时间多自主体网络的一致性问题,提出了仅仅利用当前位置信息以及上一离散时刻位置信息的分布式线性一致性协议。相比于其他的控制协议,该协议由于只需要存储上一时刻的位置数据,大大减少了存储空间,从而极大地减少了通信和存储的能量消耗。根据时延差分方程的稳定性理论,利用特征值分析方法,得到了网络达到二阶一致性的充要条件,其与网络拓扑图的拉普拉斯特征值,采样周期以及控制增益参数有关。 针对带有领航者的连续时间二阶多自主体网络在采样数据环境下的跟踪一致问题,本文提出了只使用当前位置信息和自身速度信息的分布式协议来跟踪动态的领航者。通过矩阵分析和随机系统稳定性理论,分别给出了网络在固定有向拓扑下达到跟踪一致性的充分必要条件和在马尔科夫随机切换拓扑下的充分条件。 针对分数阶多自主体网络在事件驱动控制下的一致性问题,提出了基于全局量测误差进行控制更新的集中式事件触发策略和依赖于自身以及邻居自主体的信息而执行控制更新的分布式事件触发策略。根据分数阶稳定性理论和代数图论,得到了两种事件触发控制策略下网络取得一致性的充分条件和事件触发条件表达式。 针对复杂大规模环境下的多自主体网络的混杂协调问题,提出了带有分层领航者的分层网络模型并进行了协调控制分析。基于矩阵理论,代数图论和李雅普诺夫理论,分别得到了带有静态主领航者的多自主体网络在有耦合跟随者群组和非耦合跟随者群组情况下取得混杂协调的充要条件和充分条件。进一步,考虑了主领航者是运动的和在不同层级之间存在通信时延的情况,在时延满足一定条件时,整个网络仍然可以取得混杂协调。 最后,对全文的研究内容进行了总结和归纳,并对本文没有研究的内容及下一步的研究进行了展望。