近年來，二分一致性、編隊控制和包含控制等與群體智能系統協同行為涌現密切相關的研究課題，已經成為當前研究熱點。本書系統性地闡述了群體智能系統協同控制的研究成果，給出了其在多衛星編隊控制、多無人制導武器系統時空一致性協同控制及水面無人艇集群護航控制中的典型應用。全書共九章，涵蓋群體智能協同控制的主要內容及典型案例應用，具體包括群體智能協同控制理論的數學基礎、技術架構及其在編隊控制和彈性協同控制中的典型應用。
2012年獲北京大學博士學位；2009年至2012年期間，先后4次訪問香港城市大學電子工程系；2012年7月至9月，在中國科學院系統科學研究所訪問；2012年9月至2013年1月，任澳大利亞新南威爾士大學國防學院Research Associate；2014年1月至2月，任香港大學Visiting Research Fellow，2013年1月至今，在東南大學任教
目錄
“智能工程前沿叢書”序
序言
第1章 緒論 1
1.1 群體智能系統一致性控制 2
1.1.1 一致性控制問題概述 2
1.1.2 群體智能系統一致性控制研究現狀 4
1.2 群體智能系統時空協調一致性控制 6
1.2.1 時空協調一致性控制問題概述 7
1.2.2 群體智能系統時空協調一致性控制研究現狀 8
1.3 群體智能系統二分一致性控制 9
1.3.1 二分一致性控制問題概述 9
1.3.2 群體智能系統二分一致性控制研究現狀 11
1.4 群體智能系統包含控制 12
1.4.1 包含控制問題概述 12
1.4.2 群體智能系統包含控制研究現狀 14
1.5 群體智能系統彈性協同控制 15
1.5.1 彈性協同控制問題概述 15
1.5.2 群體智能系統彈性協同控制研究現狀 16
1.6 本書內容安排 18
第2章 基礎知識 21
2.1 矩陣工具描述 21
2.1.1 常用記號與概念 21
2.1.2 矩陣論基本引理 22
2.2 代數圖論 23
2.2.1 圖的鄰接矩陣與Laplace矩陣 25
2.2.2 符號圖 26
2.3 穩定性理論 27
2.3.1 線性定常系統穩定性理論 27
2.3.2 非線性系統穩定性理論 30
2.4 比例導引法 32
2.4.1 比例導引法的概念 32
2.4.2 比例導引法下的剩余時間計算方法 33
2.5 本章小結 35
第3章 群體智能系統完全分布式自適應協同一致性控制 36
3.1 基于狀態反饋的完全分布式自適應協同一致性控制 38
3.1.1 問題描述 38
3.1.2 協議設計 38
3.1.3 仿真分析 41
3.2 基于輸出反饋的完全分布式自適應協同一致性控制 43
3.2.1 問題描述 43
3.2.2 協議設計 44
3.2.3 一致性分析 45
3.2.4 仿真分析 49
3.3 異質線性群體智能系統完全分布式自適應協同一致性控制 53
3.3.1 問題描述 53
3.3.2 協議設計 54
3.3.3 仿真分析 59
3.4 本章小結 62
第4章 群體智能系統協同自適應抗飽和一致性控制 63
4.1 無向通信圖下線性群體智能系統協同自適應抗飽和一致性控制 63
4.1.1 問題描述 63
4.1.2 協議設計 65
4.1.3 仿真分析 69
4.2 有向通信圖下線性群體智能系統協同自適應抗飽和一致性控制 71
4.2.1 協議設計 71
4.2.2 仿真分析 75
4.3 異質群體智能系統協同自適應抗飽和一致性控制 79
4.3.1 問題描述 79
4.3.2 協議設計 81
4.3.3 仿真分析 84
4.4 本章小結 88
第5章 間歇通信下群體智能系統一致性控制及其應用 89
5.1 具有間歇通信的一階非線性群體智能系統一致性控制 89
5.1.1 問題描述 89
5.1.2 強連通通信拓撲圖下一階非線性群體智能系統一致性控制 91
5.1.3 領從通信拓撲圖下一階非線性群體智能系統一致性控制 99
5.1.4 仿真分析 103
5.2 具有間歇通信的二階群體智能系統一致性控制 107
5.2.1 問題描述 107
5.2.2 強連通通信拓撲圖下二階群體智能系統一致性控制 108
5.2.3 弱連通通信拓撲圖下二階群體智能系統一致性控制 112
5.2.4 仿真分析 116
5.3 具有間歇通信的線性群體智能系統一致性控制 117
5.3.1 問題描述 117
5.3.2 基于間歇相對狀態信息的線性群體智能系統一致性控制 117
5.3.3 基于間歇相對輸出信息的線性群體智能系統一致性控制 123
5.3.4 仿真分析 128
5.4 基于間歇信息通信的多衛星系統編隊控制 132
5.4.1 問題描述 132
5.4.2 協議設計與編隊行為分析 134
5.4.3 仿真示例 135
5.5 本章小結 138
第6章 群體智能系統時空協調一致性控制 139
6.1 面向靜止目標的群體智能系統時空協調一致性控制 140
6.1.1 問題描述 140
6.1.2 無向通信拓撲圖下時空協調一致性控制 142
6.1.3 領從通信拓撲圖下時空協調一致性控制 148
6.1.4 仿真分析 149
6.2 面向勻速目標的群體智能系統時空協調一致性控制 155
6.2.1 問題描述 156
6.2.2 無向通信拓撲圖下時空協調一致性控制 157
6.2.3 領從通信拓撲圖下時空協調一致性控制 159
6.2.4 有向通信拓撲圖下時空協調一致性控制 160
6.2.5 仿真分析 162
6.3 面向機動目標的群體智能系統時空協調一致性控制 169
6.3.1 問題描述 170
6.3.2 魯棒時空協調一致性控制 171
6.3.3 自適應魯棒時空協調一致性控制 176
6.3.4 仿真分析 179
6.4 本章小結 185
第7章 符號通信拓撲圖下群體智能系統二分一致性控制及其應用 186
7.1 具有動態領航者的線性群體智能系統二分一致性跟蹤控制 186
7.1.1 問題描述 186
7.1.2 基于靜態協議的二分一致性跟蹤控制 188
7.1.3 基于自適應協議的完全分布式二分一致性跟蹤控制 190
7.1.4 仿真分析 193
7.2 二分一致性在水面無人艇集群協同編隊跟蹤控制中的應用 195
7.2.1 問題描述 195
7.2.2 具有時變擾動的二分時變編隊跟蹤控制 197
7.2.3 模型不確定下的魯棒自適應二分時變編隊跟蹤控制 200
7.2.4 仿真分析 203
7.3 基于符號圖建模方法的水面無人艇集群協同護航控制 208
7.3.1 問題描述 208
7.3.2 具有時變擾動的指定時間分布式領航者護航控制 211
7.3.3 模型不確定下的完全分布式魯棒自適應領航者護航控制 216
7.3.4 仿真分析 219
7.4 本章小結 224
第8章 群體智能系統包含控制 226
8.1 基于動態輸出方法的連續時間線性群體智能系統包含控制 226
8.1.1 問題描述 226
8.1.2 基于觀測器的包含控制協議設計與穩定性分析 227
8.1.3 仿真分析 235
8.2 符號通信拓撲圖下離散時間線性群體智能系統二分包含控制 238
8.2.1 問題描述 238
8.2.2 降維觀測器類型的二分包含控制協議設計與穩定性分析 240
8.2.3 仿真分析 246
8.3 具有未知動力學的群體智能系統魯棒自適應包含控制 249
8.3.1 問題描述 249
8.3.2 魯棒自適應擬包含控制協議設計理論與分析 251
8.3.3 魯棒自適應漸近包含控制協議設計理論與分析 258
8.3.4 仿真分析 263
8.4 本章小結 267
第9章 群體智能系統彈性協同控制 268
9.1 問題描述 268
9.2 面向合謀虛假數據注入攻擊的彈性一致性控制 269
9.2.1 抗合謀虛假數據注入攻擊的隔離算法 269
9.2.2 攻擊隔離算法分析 273
9.2.3 抗合謀攻擊的彈性一致性算法 283
9.2.4 數值仿真 285
9.3 合謀隱蔽攻擊下異質群體智能系統的彈性穩定性控制 292
9.3.1 基于雙層觀測器的攻擊隔離算法設計 293
9.3.2 抗合謀隱蔽攻擊的彈性穩定性算法 301
9.3.3 數值仿真 302
9.4 連邊合謀攻擊下群體智能系統的彈性一致性控制 305
9.4.1 抗連邊合謀攻擊的隔離算法 307
9.4.2 抗連邊合謀攻擊的彈性一致性算法 308
9.4.3 數值仿真 309
9.5 本章小結 310
參考文獻 311
索引 327
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