基于分布式观测器的航天器姿态接管神经网络自适应控制

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作者 骆轩宇 刘闯 岳晓奎 《宇航学报》 2025年第8期1642-1653,共12页

针对多个服务卫星接管非合作航天器的姿态跟踪控制问题,考虑模型参数未知、执行机构故障、外界扰动等因素,提出了一种基于分布式观测器的航天器姿态接管神经网络自适应控制方法。该方法通过径向基函数(RBF)神经网络,实现对参数未知非线... 针对多个服务卫星接管非合作航天器的姿态跟踪控制问题,考虑模型参数未知、执行机构故障、外界扰动等因素,提出了一种基于分布式观测器的航天器姿态接管神经网络自适应控制方法。该方法通过径向基函数(RBF)神经网络,实现对参数未知非线性动力学模型的逼近;通过基于神经网络观测器的分布式状态观测器,解决了仅有部分卫星对目标进行测量的问题,实现了在模型未知情况下对组合体航天器的观测一致性;通过设计自适应补偿控制律,随执行机构故障调整控制参数,实现了对参考姿态运动的跟踪控制。将本文设计的控制方法应用于非合作航天器的姿态接管问题,仿真结果表明其能实现对组合体航天器姿态跟踪的精确控制。 展开更多

关键词 非合作航天器 径向基函数神经网络 自适应控制 分布式观测器 姿态接管控制

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基于自适应分布式滤波观测器的多智能体系统编队控制

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作者 高焕丽 李玮 +1 位作者 孟伟 蔡鹤 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期729-737,共9页

本文考虑了全局指令系统输出信息受到信道扰动情况下线性多智能体系统的编队控制问题.首先,基于协作式输出调节理论框架对线性多智能体系统的编队控制问题进行数学建模.其次,针对受到信道扰动的全局指令系统输出信息,提出了一类基于受... 本文考虑了全局指令系统输出信息受到信道扰动情况下线性多智能体系统的编队控制问题.首先,基于协作式输出调节理论框架对线性多智能体系统的编队控制问题进行数学建模.其次,针对受到信道扰动的全局指令系统输出信息,提出了一类基于受扰输出的自适应分布式滤波观测器,在降低网络信息交换量的同时消除扰动的影响.最后,设计了输出反馈确定等价控制律,解决了线性多智能体系统的分布式编队控制问题.给出了数值仿真结果检验控制性能. 展开更多

关键词 多智能体系统 编队控制 协作式输出调节 分布式滤波观测器

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基于分布式扩张状态观测器的多飞行器编队控制

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作者 王先至 李国飞 常亚南 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1798-1804,共7页

为使飞行器群按照期望队形飞行,提出“领导-跟随”架构下的编队控制方法.首先设计分布式扩张状态观测器,从而跟随者能估计虚拟领导者的位置与速度;然后根据观测器输出以及期望队形中的相对位置关系,计算跟随者的期望位置,给出基于动态... 为使飞行器群按照期望队形飞行,提出“领导-跟随”架构下的编队控制方法.首先设计分布式扩张状态观测器,从而跟随者能估计虚拟领导者的位置与速度;然后根据观测器输出以及期望队形中的相对位置关系,计算跟随者的期望位置,给出基于动态面控制的位置跟踪控制律,跟随者可跟踪期望位置.借助Lyapunov稳定性理论证明了所设计方法的稳定性,并通过数值仿真验证了其有效性.分布式扩张状态观测器仅需获取虚拟领导者位置的观测值即可同时估计虚拟领导者的位置与速度;该编队控制方法可使队形在空间中的指向与虚拟领导者速度保持一致. 展开更多

关键词 编队控制 坐标变换 分布式扩张状态观测器 动态面控制

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液压支护机器人群组移架一致性分布式协同控制 被引量：1

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作者 孙铭泽 王永强 +3 位作者 常亚军 朱德昇 李石岩 杨克虎 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1208-1222,共15页

液压支架作为采煤工作面推进和支护的主要装备,其推移的一致性直接影响采煤工作面的平直度,进而影响作业安全和开采效率,目前液压支架系统主要采用集中控制方式,一旦中心控制器出现故障,将严重影响系统的正常运行。将液压支架视为具备... 液压支架作为采煤工作面推进和支护的主要装备,其推移的一致性直接影响采煤工作面的平直度,进而影响作业安全和开采效率,目前液压支架系统主要采用集中控制方式,一旦中心控制器出现故障,将严重影响系统的正常运行。将液压支架视为具备自主感知能力、决策能力和控制能力的智能个体,提出了去中心化的液压支架群组一致性的分布式协同移架控制方法。首先,结合支架机械结构,分析建立液压支架单体移架机构的数学模型,设计了一种基于状态信息的自适应通信拓扑构建方法;其次,根据提出的通信拓扑结构,制定了一致性控制协议,并设计了分布式扩张状态观测器以及扰动反馈回路,用以实现对未知扰动的估计并在输出主动抵消干扰,从而提高一致性控制算法的鲁棒性;最后,通过Amesim-Simulink联合仿真验证了一致性控制算法的可行性,通过与PID对比,分析了算法控制精度以及对未知扰动的主动抗扰能力,并对间隔交错移架和成组顺序移架2种常用移架方式下的可行性和稳定性进行了仿真验证。结果表明,提出的分布式协同控制方法能实现各种复杂干扰下的液压支架群组自动移架和自主调直功能,相较于工程常用的PID集中控制方法,具有可靠性高、推移一致性好、主动抗扰能力强、拓展性好等优点,能够自主调节控制策略以适配多种移架方式,提高移架效率和安全性。 展开更多

关键词 液压支架 煤矿智能化 一致性控制 自抗扰控制 分布式观测器

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基于观测器的离散互联系统的故障诊断 被引量：2

5

作者 奚晓晔 赵剑飞 +2 位作者 刘廷章 严利民 潘建 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期167-178,共12页

研究了一类不确定离散互联系统的故障诊断问题。将改进的快速自适应估计（FAFE）算法应用到了离散互联系统的故障估计中,设计了分布式故障观测器。由于采用了改进的FAFE算法,在设计过程中可以避免计算原来FAFE算法需要的约束条件,从而... 研究了一类不确定离散互联系统的故障诊断问题。将改进的快速自适应估计（FAFE）算法应用到了离散互联系统的故障估计中,设计了分布式故障观测器。由于采用了改进的FAFE算法,在设计过程中可以避免计算原来FAFE算法需要的约束条件,从而解决了系统中带有不确定参数时这种约束条件难以计算的问题。同时改进的FAFE算法可以保持原来算法的精度。基于H∞鲁棒稳定性理论,证明了观测器的故障估计误差和状态估计误差是鲁棒稳定的且满足H∞性能指标。最后,在仿真中考虑了多个故障情形,并通过实例证明了本理论和方法的正确性。 展开更多

关键词 互联系统 故障诊断 分布式观测器 线性矩阵不等式

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带有观测器的广义多智能体系统二分一致性

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作者 韩涛 关治洪 +2 位作者 詹习生 严怀成 陈洁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期32-38,共7页

本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分... 本文研究了带有观测器的广义多智能体系统的二分一致性问题.根据符号图的特性,提出了一种基于广义观测器的分布式二分一致性控制协议.以广义系统稳定性理论和代数图论为主要研究工具,分析并得到了广义多智能体系统实现二分一致性的充分条件.利用广义观测器的相对和绝对信息设计了两种新的二分一致性控制协议.数值仿真验证了理论结果的准确性和有效性. 展开更多

关键词 广义多智能体系统 二分一致性 分布式观测器

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航天器集群协同目标伴飞分布式控制 被引量：1

7

作者 夏克伟 卫强 邹尧 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第11期2101-2107,共7页

研究航天器集群协同目标伴飞问题,提出一种分布式自适应控制策略,使得每个跟随航天器在相对于目标航天器的指定位置与其保持相对静止状态。首先,为解决目标的运动信息只对于部分航天器已知且目标的加速度不可测量的问题,设计了分布式姿... 研究航天器集群协同目标伴飞问题,提出一种分布式自适应控制策略,使得每个跟随航天器在相对于目标航天器的指定位置与其保持相对静止状态。首先,为解决目标的运动信息只对于部分航天器已知且目标的加速度不可测量的问题,设计了分布式姿态和位置观测器;然后,将观测值作为每个跟随航天器的期望轨迹,设计了一种不依赖惯性参数的自适应控制策略。稳定性分析证明所提出的分布式自适应控制策略保证了受控闭环系统是一致渐近稳定的。最后,仿真算例验证了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 分布式控制 分布式观测器 自适应控制 航天器集群

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多体线性系统一致性分布观测控制器设计 被引量：2

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作者 吴越鹏 戴曙光 刘磊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期222-226,共5页

现有跟踪自治线性领导者系统的一致性算法在领导者带有控制输入的情况下会有较大的跟踪误差,因此设计了一种在切换网络条件下,针对领导者、跟随者均为一般线性系统的多体一致性分布式观测器与控制器。设计使用邻近节点的局部信息状态,... 现有跟踪自治线性领导者系统的一致性算法在领导者带有控制输入的情况下会有较大的跟踪误差,因此设计了一种在切换网络条件下,针对领导者、跟随者均为一般线性系统的多体一致性分布式观测器与控制器。设计使用邻近节点的局部信息状态,通过构造分布式观测器来重构领导者系统的参考状态与控制激励,并使用各跟随节点的观测值构造控制器来完成对领导者的一致性控制。此外,轮式机器人编队控制实例说明了该算法在跟随节点需要保持可变相对状态偏差条件下的应用方法,仿真结果验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 一致性 分布式观测器 多体系统 切换网络

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基于协同估计的三维多导弹博弈制导律

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作者 詹译傲 李思远 +1 位作者 周荻 吴世凯 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1467-1480,共14页

针对三维空间中多导弹协同拦截机动目标的挑战,基于广义零控脱靶量概念,提出一种新的多导弹协同博弈性能目标函数和分布式抗饱和扩张状态观测器。首先,建立一个三维多导弹拦截机动目标的非线性模型,并提出了一种精确的零控脱靶量计算方... 针对三维空间中多导弹协同拦截机动目标的挑战,基于广义零控脱靶量概念,提出一种新的多导弹协同博弈性能目标函数和分布式抗饱和扩张状态观测器。首先,建立一个三维多导弹拦截机动目标的非线性模型,并提出了一种精确的零控脱靶量计算方法。基于此方法,构建了多导弹协同拦截的博弈性能目标函数,并设计了基于信息融合理论的分布式抗饱和扩张状态观测器对机动目标的机动加速度进行协同估计。最后采用了哈里斯鹰粒子群优化算法来计算制导指令,旨在以最优的燃料消耗实现最优的拦截效果。通过对4种不同交战场景的仿真实验,验证了该协同博弈制导律的优越性和有效性。 展开更多

关键词 多导弹协同博弈 哈里斯鹰粒子群优化 精确零控脱靶量 剩余拦截时间 分布式抗饱和扩张状态观测器

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拒止环境下基于“忠诚僚机”的护航策略 被引量：4

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作者 田磊 赵启伦 +3 位作者 董希旺 李清东 吕金虎 任章 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1058-1067,共10页

护航策略一直是各军事大国的重点研究内容之一,拒止环境具有强电磁干扰、强对抗博弈等特点,进而对护航策略提出了更高的要求。提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的护航策略,该策略中由高成本长机探测到敌方来袭导弹,在进行规避... 护航策略一直是各军事大国的重点研究内容之一,拒止环境具有强电磁干扰、强对抗博弈等特点,进而对护航策略提出了更高的要求。提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的护航策略,该策略中由高成本长机探测到敌方来袭导弹,在进行规避的同时,释放多个低成本僚机担任“忠诚僚机”。采用时变编队跟踪的控制方法,使僚机始终处于长机与敌方来袭导弹的视线轴上,必要时牺牲僚机以保全长机。针对敌方来袭导弹的方位角是全局信息,设计了分布式观测器对其进行估计。在拒止环境下,复杂电磁干扰带来通信时断时续,导致长机与僚机及僚机与僚机之间的通信拓扑存在切换。为应对电磁干扰对通信拓扑的破坏,提高抗电磁干扰能力,考虑僚机外部扰动和长机规避机动动作同时存在的情况,基于观测器理论、自适应控制理论和滑模控制理论,构造了具体通信拓扑切换机制的分布式控制协议,并利用Lyapunov理论证明了僚机采用该协议能够实现拒止环境下基于“忠诚僚机”的护航策略。通过仿真模拟导弹来袭场景,验证了所提策略的有效性。 展开更多

关键词 护航策略 拒止环境 分布式观测器 滑模控制 自适应控制

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集群系统协同控制:机遇与挑战 被引量：19

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作者 谷海波 刘克新 吕金虎 《指挥与控制学报》 CSCD 2021年第1期1-10,共10页

集群系统的协同是一类重要的集群智能,是新一代人工智能的核心研究领域.集群系统可通过牵制控制、PID控制、分布式观测器设计等方法进行调节与控制,进而涌现出集群智能.首先介绍集群系统协同控制的研究背景及意义,然后阐述集群系统协同... 集群系统的协同是一类重要的集群智能,是新一代人工智能的核心研究领域.集群系统可通过牵制控制、PID控制、分布式观测器设计等方法进行调节与控制,进而涌现出集群智能.首先介绍集群系统协同控制的研究背景及意义,然后阐述集群系统协同控制中3种典型控制方法的研究进展,最后提出集群系统协同控制技术的未来发展趋势及下一步的工作方向. 展开更多

关键词 集群系统 协同控制 牵制控制 PID控制 分布式观测器 集群智能

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有限时间内异构多智能体系统的协同输出调节 被引量：4

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作者 魏文军 马羊琴 李宗刚 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期885-892,共8页

针对异构多智能体系统有限时间输出调节问题,本文提出了分布式有限时间状态观测器控制算法和相应的输出反馈控制策略.应用图论、Lyapunov稳定性理论证明了所设计的观测器能够在有限时间内估计出外部系统状态,同时可以保证系统在有限时... 针对异构多智能体系统有限时间输出调节问题,本文提出了分布式有限时间状态观测器控制算法和相应的输出反馈控制策略.应用图论、Lyapunov稳定性理论证明了所设计的观测器能够在有限时间内估计出外部系统状态,同时可以保证系统在有限时间内的稳定性,很好的解决了当部分跟随者无法获取外部命令时的有限时间输出调节问题.最后,通过MATLAB数值仿真验证了该协议的有效性和正确性,仿真结果表明系统除了在有限时间内获得更快的收敛速度外,还具有良好的暂态性能. 展开更多

关键词 异构多智能体系统 分布式有限时间观测器 协同输出调节 快速收敛

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基于领导者-跟随者模型的异质多智能体系统一致性 被引量：1

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作者 耿华 陈增强 +1 位作者 刘忠信 张青 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第5期735-741,共7页

针对由一阶智能体、二阶智能体以及Euler-Lagrange智能体组成的异质多智能体系统,研究在领导者-跟随者网络模型下系统一致性的问题。当系统中存在一个一阶静态领导者时,跟随者之间的网络拓扑是无向连通的,设计了一致性控制协议,应用图... 针对由一阶智能体、二阶智能体以及Euler-Lagrange智能体组成的异质多智能体系统,研究在领导者-跟随者网络模型下系统一致性的问题。当系统中存在一个一阶静态领导者时,跟随者之间的网络拓扑是无向连通的,设计了一致性控制协议,应用图论知识与拉塞尔不变集原理证明了协议的可行性;另外,当异质系统中有一个动态二阶领导者时,跟随者无法获取领导者的速度信息,采用设计分布式状态观测器的方法,给出了系统的一致性控制协议。一些仿真算例验证了所得结论的有效性。 展开更多

关键词 多智能体系统 异质多智能体系统 一致性 领导者-跟随者 分布式状态观测器

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模型不确定下无人艇协同目标跟踪控制

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作者 高胜男 彭周华 +1 位作者 王丹 李铁山 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期2198-2208,共11页

本文针对感知信息不完全、模型参数不确定、海洋环境扰动下的多无人艇系统,文章提出了分布式分层协同目标估计与控制结构.在通信层级,本文设计了基于单向通信拓扑的分布式扩张状态观测器,实现了对非合作目标速度与位置的分布式估计;在... 本文针对感知信息不完全、模型参数不确定、海洋环境扰动下的多无人艇系统,文章提出了分布式分层协同目标估计与控制结构.在通信层级,本文设计了基于单向通信拓扑的分布式扩张状态观测器,实现了对非合作目标速度与位置的分布式估计;在控制层级,设计了仅需要相对视距距离的降维扩张状态观测器,不仅实现了对未知动力学不确定性的估计,而且简化了观测器的结构.本文设计了基于降维扩张状态观测器的抗干扰位置跟踪控制律,提高了协同目标跟踪的抗干扰能力.文章采用级联系统稳定性分析证明了闭环系统是输入状态稳定的.此外,本文证明了闭环系统内跟踪误差是一致最终有界的.仿真结果验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 无人艇 分布式扩张状态观测器 协同目标跟踪 抗干扰控制

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