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多自主体系统的协同控制技术是近年来国内外学者们的研究热点问题之一。其中,最优控制器设计方法是协同控制技术的一个重要研究内容。虽然目前针对多自主体系统的最优控制技术已有不少成果,但是仍有不少待解决的问题。特别是由于多自主体系统中通信时滞以及输入时滞的存在,已有的控制方法无法实现有效的控制。因此,如何针对具有特定时滞的多自主体系统模型,设计一种具有性能保障的协同控制器,是一个具有理论意义以及工程应用价值的课题。考虑到实际生活中最常见的动力学模型,本文综合运用控制理论知识,代数图论等相关知识,针对三种模型的时滞多自主体系统,给出了相应的最优协同控制策略。本文的主要内容包括以下几个方面:(1)针对生产生活中最常见的一阶线性多自主体系统,给出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的分布式最优比例-积分-微分(PID)控制策略。在频域中提出一种用传递函数描述多自主体系统特性的多输入多输出框图结构。根据矩阵理论分解整个多自主体系统,将多自主体系统的一致性问题转换成多个子系统的稳定性问题。对分解后的每一个子系统求出PID控制器的稳定域并取交集后,得到分布式PID控制器的全局稳定域。最后,在全局稳定域利用改进的PSO算法求得满足特定性能指标的最优PID控制参数。(2)考虑到工程上非线性系统的无处不在,非线性系统的控制方法在工程上也有重要的研究意义。针对一类具有时滞的二阶非线性多自主体系统,本文提出了一种基于特征模型的分布式最优PID控制策略。考虑到非线性系统的复杂特性,采用了特征建模的方式把复杂的非线性控制问题转换成二阶特征模型的一致性问题。针对二阶特征模型,给出了分布式PID控制器全局稳定域的求解方法。最后,在求得的稳定域中,利用改进PSO算法完成满足性能指标的最优分布式PID控制器设计。(3)如果一个自主体处于特殊环境下,如草地或玻璃地面下滑行时,其动力学方程用分数阶模型将更好描述。而当多自主体系统的个体是分数阶模型时,分布式控制器很难获得良好的性能。因此,本文给出了一种新式的二自由度分数阶控制方法。其中,控制器包含个体控制器以及耦合控制器,且均为分数阶PI~λD~μ控制器。个体控制器提升每个个体的鲁棒性,耦合控制器保证全局的快速性。针对个体控制器,利用H_?性能指标进行鲁棒控制器的设计。针对耦合控制器,则结合改进的D-分割法和改进PSO算法获取满足最快收敛速度的控制参数。该方法不仅适用于分数阶多自主体系统,同时也可应用于其他动态模型,如整数阶系统等。