复杂运动体系统的分布式协同控制与优化

图书标准信息

• 作者 方浩、杨庆凯、陈杰 著
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2020-11
• 版次 1
• ISBN 9787030648761
• 定价 120.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 196页
• 字数 267千字

【内容简介】

《复杂运动体系统的分布式协同控制与优化》系统深入地论述了面向复杂运动体系统的分布式协同控制与优化理论、方法、技术及实验仿真验证等。《复杂运动体系统的分布式协同控制与优化》共11章，首先针对多欧拉-拉格朗日系统的分布式输出反馈协同跟踪问题，设计了速度估计器和分布式控制器。然后针对带有操作度优化的多机械臂协同搬运问题，提出了基于分布式优化的协同控制方法;进而讨论了一类固定翼飞行器的协同编队问题，介绍了一体化编队跟踪及队形旋转技术。为了实现对复杂运动体的高效管控，*后还提出了基于双层网络的人机协同共享控制框架。

【目录】

目录 

编者的话 

前言 

符号表 

第1章 绪论 1 

1.1 复杂运动体系统概述 1 

1.2 复杂运动体协同控制与优化的研究意义 1 

1.3 复杂运动体协同控制与优化概述 3 

1.3.1 欧拉-拉格朗日系统的协同控制 3 

1.3.2 移动机械臂协同搬运控制及优化 6 

1.3.3 固定翼飞行器编队飞行控制 7 

1.3.4 有人/无人协同控制 9 

1.4 基础理论知识 13 

1.4.1 代数图论及矩阵理论 13 

1.4.2 非线性系统稳定性理论 16 

第 2 章 基于速度估计的多欧拉-拉格朗日系统分布式跟踪控制 19 

2.1 引言 19 

2.2 模型与问题描述 19 

2.2.1 欧拉-拉格朗日系统 19 

2.2.2 问题描述 21 

2.3 动态领航者状态估计器设计 21 

2.4 分布式跟踪控制器设计 22 

2.5 仿真验证 28 

2.6 本章小结 31 

第 3 章 局部指数稳定的多欧拉-拉格朗日系统协同控制 32 

3.1 引言 32 

3.2 对动态领航者的分布式跟踪控制 33 

3.2.1 问题描述 33 

3.2.2 基于速度观测器的分布式控制器设计 34 

3.3 无领航者的分布式一致性控制 43 

3.4 仿真验证 46 

3.5 本章小结 49 

第 4 章 一类欧拉-拉格朗日系统全局稳定的输出反馈协调控制 50 

4.1 引言 50 

4.2 问题描述 50 

4.3 基于坐标变换和状态重构的部分线性化 51 

4.4 分布式输出反馈跟踪控制器设计 57 

4.4.1 全局稳定的速度观测器设计 57 

4.4.2 控制器设计与稳定性分析 58 

4.5 仿真验证 64 

4.6 本章小结 66 

第 5 章 多欧拉-拉格朗日系统分布式编队跟踪控制 67 

5.1 引言 67 

5.2 问题描述 67 

5.3 队形加权中心估计器设计 69 

5.4 编队跟踪控制器设计 75 

5.5 仿真验证 79 

5.6 本章小结 81 

第 6 章 操作度优化条件下的移动机械臂协同搬运控制 82 

6.1 引言 82 

6.2 问题描述 83 

6.2.1 移动机械臂模型 83 

6.2.2 协同搬运的优化问题描述 84 

6.3 协同搬运过程中的移动机械臂优化控制 85 

6.3.1 操作度优化问题的凸性分析 85 

6.3.2 分布式优化算法设计 89 

6.3.3 收敛性分析 91 

6.4 仿真验证 95 

6.5 本章小结 100 

第 7 章 带有操作度及能量优化的分布式协同搬运控制 101 

7.1 引言 101 

7.2 问题描述 101 

7.3 分布式优化算法设计及稳定性分析 104 

7.3.1 分布式优化算法设计 104 

7.3.2 算法收敛性分析 107 

7.4 仿真验证 111 

7.4.1 协同搬运实验及结果分析 111 

7.4.2 对比实验及结果分析 113 

7.5 本章小结 115 

第 8 章 固定翼飞行器的编队跟踪与姿态调节一体化控制 117 

8.1 引言 117 

8.2 模型介绍及问题描述 117 

8.2.1 固定翼飞行器模型介绍 117 

8.2.2 气动参数的近似化 120 

8.2.3 编队飞行问题描述 121 

8.3 编队跟踪与姿态控制一体化设计 122 

8.3.1 分布式编队控制器设计流程 122 

8.3.2 稳定性分析 128 

8.4 仿真验证 131 

8.5 本章小结 138 

第 9 章 固定翼飞行器的编队跟踪与队形旋转控制 140 

9.1 引言 140 

9.2 飞行器相对运动模型 141 

9.3 问题描述 142 

9.4 分布式编队跟踪与队形旋转控制器设计 143 

9.4.1 编队及队形旋转控制器设计 144 

9.4.2 编队控制系统稳定性分析 148 

9.5 数值仿真 151 

9.6 本章小结 154 

第 10 章 基于模型预测控制的人机协同控制 156 

10.1 引言 156 

10.2 问题描述 156 

10.3 基于模型预测的人机协同控制器设计 157 

10.3.1 基于模型预测控制的控制器设计 157 

10.3.2 代价函数、权重系数与意图模型 159 

10.3.3 理论分析 162 

10.4 实验验证 167 

10.4.1 实验设计 167 

10.4.2 实验结果与分析 168 

10.5 本章小结 169 

第 11 章 意图场模型干预下的人机共享控制 170 

11.1 引言 170 

11.2 问题描述 170 

11.3 基于意图场的共享控制算法设计 172 

11.3.1 意图场模型设计与分析 172 

11.3.2 共享控制器设计与分析 175 

11.4 实验验证 177 

11.4.1 实验设计 177 

11.4.2 实验结果与分析 178 

11.5 本章小结 180 

参考文献 181 

索引 195