多自主体分布式优化控制

本书主要阐述多自主体系统分布式优化控制的基本内容和方法, 介绍国内外相关领域的最新研究成果。本书主要内容如下: 讨论基于领航-跟随的线性连续多自主体系统和离散多自主体系统的分布式优化控制问题; 设计无领航者线性多自主体系统分布式平均一致性优化协议; 研究未知环境干扰作用下和模型参数不确定下线性多自主体系统的鲁棒分布式优化控制策略; 提出全分布式非线性多自主体系统分布式优化控制协议; 设计基于模糊理论的非线性多自主体系统鲁棒分布式优化控制算法; 相关算法在多无人船平台的应用。

  张守旭，博士，西北工业大学航海学院副研究员，硕士生导师。长期从事机器人协同控制方向研究工作，主持参与国家级项目10余项、省部级项目10余项，入选陕西省青年科技新星和陕西省高校科协青年人才推举计划，获陕西省自然科学奖二等奖、陕西高等学校科学技术奖一等奖。发表学术论文20余篇，授权发明专利30余项。



严卫生，博士，西北工业大学航海学院教授，博士生导师。水下信息与控制国家级重点实验室副主任，教育部长江学者“自主水下航行器技术”创新团队成员、“鱼雷自动控制系统”陕西省精品课程负责人，兼任军委科学技术委员会专家组成员，国家国防科技工业局核心专家组成员，中国潜水打捞行业协会专家，陕西省学位委员会评议组成员。长期从事自主水下航行器导航、制导与控制关键技术研究和人才培养工作，主持国家自然科学基金重点项目、国家高技术研究发展计划（863计划）项目、工程型号项目等30余项。担任三型重大工程型号副总设计师，获国家科技进步二等奖2项、国家技术发明二等奖1项、省部级一等奖4项、其他省部级奖8项。担任《兵工学报》《水下无人系统学报》《中国舰船研究》编委，发表学术论文150余篇，授权发明专利30余项。编写专著和教材4部，获国防科工委优秀图书奖1项。

  第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 多自主体一致性问题

1．3 多自主体系统分布式优化控制研究现状

1．3．1 线性多自主体系统分布式优化控制

1．3．2 非线性多自主体系统分布式优化控制

1．3．3 多自主体系统鲁棒分布式优化控制




第2章 数学预备知识

2．1 代数图论

2．1．1 代数图论的基本概念

2．1．2 矩阵的Kronecker积

2．2 本书使用的符号




第3章 基于领航-跟随的线性连续多自主体系统分布式优化控制

3．1 优化控制

3．2 局部控制协议设计

3．3 全局性能指标优化性分析

3．4 无邻居控制输入的分布式最优控制

3．5 线性连续多自主体系统仿真算例

3．5．1 算例1

3．5．2 算例2

本章小结




第4章 基于领航·跟随的线性离散多自主体系统分布式优化控制

4．1 分布式优化控制协议设计

4．2 全局性能指标优化分析

4．3 线性离散多自主体系统仿真算例

本章小结




第5章 基于无领航者的线性多自主体系统分布式平均一致性优化控制

5．1 基于无领航者的一般线性多自主体系统的最优一致性协议

5．1．1 主要结果

5．1．2 无领航者线性多自主体系统仿真算例

5．2 基于无领航者的高阶线性多自主体系统的最优一致性协议

5．2．1 主要结果

5．2．2 无领航者高阶线性多自主体系统仿真算例

5．3 基于无领航者的高阶线性多自主体的分布式博弈优化控制

5．3．1 主要结果

5．3．2 无领航者高阶线性多自主体系统分布式博弈仿真算例

本章小结




第6章 线性连续多自主体系统鲁棒分布式优化控制

6．1 不确定线性多自主体系统的鲁棒分布式优化控制

6．1．1 主要结果

6．1．2 不确定线性多自主体系统仿真算例

6．2 外部扰动下线性多自主体系统的鲁棒全分布式最优控制

6．2．1 主要结果

6．2．2 外部扰动下线性多自主体系统仿真算例

本章小结




第7章 线性离散多自主体系统鲁棒分布式优化控制

7．1 控制协议设计

7．2 鲁棒优化性与稳定性证明

7．3 线性离散不确定多自主体系统仿真算例

7．3．1 算例1

7．3．2 算例2

本章小结




第8章 具有Lipschitz型非线性的多自主体系统分布式优化控制

8．1 无向通信拓扑下Lipschitz型非线性多自主体系统的协同优化控制

8．1．1 主要结果

8．1．2 无向通信拓扑下Lipschitz型非线性多自主体系统仿真算例

8．2 有向通信拓扑下Lipschitz型非线性多自主体系统的协同优化控制

8．2．1 主要结果

8．2．2 有向通信拓扑下Lipschitz型非线性多自主体系统仿真算例

本章小结




第9章 非线性多自主体系统鲁棒分布式优化控制

9．1 有向通信拓扑下高阶非线性多自主体系统的鲁棒协同最优滑模控制

9．1．1 主要结果

9．1．2 有向通信拓扑下高阶非线性多自主体系统仿真算例

9．2 具有输入延迟和外部扰动的多刚性体姿态分布式跟踪控制

9．2．1 主要结果

9．2．2 具有输入延迟和外部扰动的多刚性体系统仿真算例

本章小结




第10章 基于神经网络优化的高阶非线性多自主体系统一致性跟踪控制

10．1 具有高阶非线性动力学的自主体系统

10．2 基于完备状态信息的控制协议设计

10．3 基于部分状态信息的控制协议设计

10．4 基于神经网络优化的高阶非线性多自主体系统仿真算例

10．4．1 算例1

10．4．2 算例2

本章小结




第11章 多无人船集群编队控制实验

11．1 无人船模型建立

11．1．1 参考坐标系

11．1．2 运动学方程

11．1．3 动力学方程

11．1．4 欠驱动无人船三自由度模型

11．1．5 推进系统模型

11．1．6 实验船模型

11．2 多无人船实验系统总体结构

11．2．1 岸上监控系统

11．2．2 无人船控制系统

11．3 无人船航行实验

11．3．1 航行实验流程

11．3．2 多无人船编队航行实验

本章小结

参考文献