基于事件驱动的多单摆网络系统分布式协调跟踪控制

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目前,多智能体系统最常用的采样方式是周期采样,为进一步降低系统控制更新次数和能量消耗,提高资源利用率,因此,考虑将事件驱动机制作用于多智能体系统,当其满足特定的驱动条件时,系统才进行控制器更新,事件驱动机制可以在满足系统性能的同时极大减少控制器的更新次数,从而节约能源。本文以多单摆网络系统为研究对象,重点解决了多单摆系统基于事件驱动机制的协调跟踪控制问题,主要研究内容包括:一、概述了本论文相关的研究现状及主要研究工作。二、建立直流电机驱动的非线性多单摆网络系统,进而得到线性化动力学模型,对本文用到的代数图论、矩阵理论、系统稳定性理论和事件驱动机制等相关理论方法进行简要介绍。三、主要研究事件驱动机制下的分布式跟踪控制问题,提出仅需单摆系统自身及其邻居节点信息的分布式事件驱动机制,并设计事件驱动机制下的一致性跟踪控制协议,并分析其稳定性,证明在此控制器作用下不会发生Zeno行为且多单摆网络系统可以实现领导跟随一致性。最后,通过仿真实验验证了本文所提控制协议的有效性和理论结果的正确性。四、在分布式事件驱动的基础上,研究基于自适应事件驱动的完全分布式跟踪控制问题,本文提出的分布式自适应事件驱动机制无需依赖Laplacian矩阵的特征值,通过Lyapunov方法,得到事件驱动条件,自适应事件驱动可以动态调整驱动时间间隔,既能节约有限的通信资源和能源利用率,又能保持系统的控制性能,进而设计完全分布式的控制协议,并分析其稳定性,证明在此控制器下多单摆网络系统可以实现领导跟随目标且不会出现Zeno现象。最后,通过仿真实验验证并分析了本文所提事件驱动机制及控制协议的作用效果。五、对全文研究工作进行总结,并指出日后的研究方向。
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