1.5　本書的研究?jī)?nèi)容和安排

1.5.1　本書的研究?jī)?nèi)容

本書以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的EL系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜時(shí)延、切換特性，以及有限時(shí)間一致性等問題，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模和分析，設(shè)計(jì)分布式協(xié)調(diào)控制器，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行證明，主要內(nèi)容有以下幾方面。

①研究了EL系統(tǒng)的分布式有限時(shí)間協(xié)調(diào)控制。以往針對(duì)EL系統(tǒng)的一致性算法方法大多是漸進(jìn)收斂的，然而在某些實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)收斂速度有較高的要求，比如多彈頭協(xié)同攻擊、攔截等，所以研究有限時(shí)間收斂算法具有重要的理論意義和實(shí)際的工程意義。因此，本書運(yùn)用齊次度的相關(guān)理論，設(shè)計(jì)了分布式一致性算法，并基于Matrosov定理和有限時(shí)間穩(wěn)定性理論，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了證明。

②研究了含有通信時(shí)延、自時(shí)延、切換網(wǎng)絡(luò)及EL方程中含有未知參數(shù)情況下的分布式協(xié)調(diào)控制問題。實(shí)際系統(tǒng)中，時(shí)延通常難以避免，同時(shí)EL系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程參數(shù)也有可能未知。針對(duì)這些情況，本書設(shè)計(jì)了自適應(yīng)一致性算法，以解決這些復(fù)雜條件下的協(xié)調(diào)控制問題。對(duì)于動(dòng)態(tài)跟蹤問題，設(shè)計(jì)了含有通信時(shí)延的分布式協(xié)調(diào)算法，運(yùn)用LMI方法、Lyapunov函數(shù)理論和自適應(yīng)控制技術(shù)等對(duì)算法的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。同時(shí)，基于切換系統(tǒng)理論，對(duì)聯(lián)合連通切換網(wǎng)絡(luò)條件下的動(dòng)態(tài)跟蹤問題也進(jìn)行了研究。

③研究了切換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中多EL系統(tǒng)的一致性問題。將切換網(wǎng)絡(luò)分為連通切換網(wǎng)絡(luò)和聯(lián)合連通網(wǎng)絡(luò)兩種類型，分別針對(duì)這兩種網(wǎng)絡(luò)類型，對(duì)分布式控制器的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析問題進(jìn)行了研究。不僅考慮了無領(lǐng)航者時(shí)的一致性問題，而且對(duì)聯(lián)合連通網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)跟蹤問題進(jìn)行了研究。此外，本書還考慮了一種更為復(fù)雜的情形，即多EL系統(tǒng)中同時(shí)含有參數(shù)已知和未知個(gè)體，對(duì)其在聯(lián)合連通網(wǎng)絡(luò)中的一致性問題進(jìn)行了研究。

④研究了切換時(shí)延網(wǎng)絡(luò)下含有未知參數(shù)的EL系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制問題。切換時(shí)延網(wǎng)絡(luò)綜合考慮通信時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)切換，所以用切換時(shí)延網(wǎng)絡(luò)刻畫EL系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的工程實(shí)際意義。因此，針對(duì)該問題的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。并且，本書研究的時(shí)延為一般意義上的時(shí)變時(shí)延，切換網(wǎng)絡(luò)為更常見的聯(lián)合連通切換網(wǎng)絡(luò)。目前，對(duì)于線性一階或二階積分器系統(tǒng)，綜合考慮這些因素的研究尚不多見，而對(duì)于非線性的EL系統(tǒng)的研究成果則更少。為此，本書利用共同Lyapunov函數(shù)方法，基于時(shí)滯理論，設(shè)計(jì)了一種新的分布式一致性算法，解決了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的EL系統(tǒng)一致性問題。

⑤研究了分布式航天器的姿態(tài)協(xié)同問題。首先建立航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程，并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的EL方程。然后，基于前述研究結(jié)果，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了文中所設(shè)計(jì)算法的正確性，同時(shí)，基于數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性如何影響航天器姿態(tài)有限時(shí)間一致性的問題進(jìn)行了初步研究。