线性多自主体系统的协作式输出调节研究

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近年来,多自主体系统的协作式输出调节问题受到了控制领域的广泛关注。该问题可以刻画为:给定一组多自主体受控对象、外系统以及一个连通的网络通信拓扑,设计分布式控制器使得系统能够实现渐近跟踪一类参考输入的同时抑制一类干扰信号。本文考虑利用鲁棒控制和自适应控制两种方法实现线性不确定多自主体系统的协作式输出调节问题,具体概括为:1.利用鲁棒控制方法解决线性多自主体系统的协作式输出调节问题。对于单输入单输出系统,本文将证明关于固定网络的常用控制器对于更一般的联合连通切换时变网络也是有效的。我们将利用Lipchitz连续的Lyapunov函数来取代传统的二次型Lyapunov函数,以分析闭环系统的内部稳定性,从而克服切换时变网络给系统造成的复杂性。对于多输入多输出系统,本文将进一步研究满足向量相对阶假设(每个子系统的每个输入分量的相对阶均不相同)的线性不确定多自主体系统的输出调节问题。我们首先将系统转化为严格反馈标准型;接着构造一个分布式内模,将输出调节问题转化为对应增广系统的镇定问题;然后针对每个输入分量设计高增益反馈和复合型降维分布式观测器来实现闭环系统的内部稳定性;最后得到能有效解决原系统的协作式输出调节问题的分布式输出反馈控制器。2.利用自适应控制方法解决线性多自主体系统的协作式输出调节问题。本文将设计自适应输出反馈控制器来实现多自主体系统的渐近跟踪和干扰抑制,该方法的优点在于我们放宽了鲁棒控制方法中关于不确定参数属于紧集的局限,可进一步探讨不确定参数属于任意未知集合的情形。我们首先将原系统的输出调节问题转化为对应增广系统的镇定问题;接着,基于Lyapunov稳定性理论,利用递归迭代的方法设计非线性镇定控制器及自适应律,实现闭环系统的内部稳定;最后通过坐标逆变换得到解决原系统的协作式输出调节问题的分布式非线性输出反馈控制器。对于单输入单输出系统,我们考虑每个子系统对应的相对阶均不相同的多自主体系统,对于多输入多输出系统,我们考虑满足严格相对阶条件的多自主体系统。
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