1.5　本書的研究內容和安排

1.5.1　本書的研究內容

本書以復雜網絡環境下的EL系統為研究對象，針對網絡的復雜時延、切換特性，以及有限時間一致性等問題，對系統進行建模和分析，設計分布式協調控制器，并對其穩定性進行證明，主要內容有以下幾方面。

①研究了EL系統的分布式有限時間協調控制。以往針對EL系統的一致性算法方法大多是漸進收斂的，然而在某些實際工程應用中，對收斂速度有較高的要求，比如多彈頭協同攻擊、攔截等，所以研究有限時間收斂算法具有重要的理論意義和實際的工程意義。因此，本書運用齊次度的相關理論，設計了分布式一致性算法，并基于Matrosov定理和有限時間穩定性理論，對閉環系統的穩定性進行了證明。

②研究了含有通信時延、自時延、切換網絡及EL方程中含有未知參數情況下的分布式協調控制問題。實際系統中，時延通常難以避免，同時EL系統的動力學方程參數也有可能未知。針對這些情況，本書設計了自適應一致性算法，以解決這些復雜條件下的協調控制問題。對于動態跟蹤問題，設計了含有通信時延的分布式協調算法，運用LMI方法、Lyapunov函數理論和自適應控制技術等對算法的穩定性進行了分析。同時，基于切換系統理論，對聯合連通切換網絡條件下的動態跟蹤問題也進行了研究。

③研究了切換網絡環境中多EL系統的一致性問題。將切換網絡分為連通切換網絡和聯合連通網絡兩種類型，分別針對這兩種網絡類型，對分布式控制器的設計與穩定性分析問題進行了研究。不僅考慮了無領航者時的一致性問題，而且對聯合連通網絡中動態跟蹤問題進行了研究。此外，本書還考慮了一種更為復雜的情形，即多EL系統中同時含有參數已知和未知個體，對其在聯合連通網絡中的一致性問題進行了研究。

④研究了切換時延網絡下含有未知參數的EL系統協調控制問題。切換時延網絡綜合考慮通信時延和網絡切換，所以用切換時延網絡刻畫EL系統的通信網絡具有更強的工程實際意義。因此，針對該問題的研究具有重要的理論意義和實際應用價值。并且，本書研究的時延為一般意義上的時變時延，切換網絡為更常見的聯合連通切換網絡。目前，對于線性一階或二階積分器系統，綜合考慮這些因素的研究尚不多見，而對于非線性的EL系統的研究成果則更少。為此，本書利用共同Lyapunov函數方法，基于時滯理論，設計了一種新的分布式一致性算法，解決了復雜網絡環境下的EL系統一致性問題。

⑤研究了分布式航天器的姿態協同問題。首先建立航天器姿態動力學方程，并將其轉化為標準的EL方程。然后，基于前述研究結果，通過仿真實驗驗證了文中所設計算法的正確性，同時，基于數值仿真實驗對復雜網絡特性如何影響航天器姿態有限時間一致性的問題進行了初步研究。