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1、2017年1月第24卷1期控制工程Control Engineering of ChinaJan 2017bl.24. No 1文章编号：1671-7848(2017)01-0222-05DOI: 10.14107/kikzgc.l5D5.07672017年1月第24卷1期控制工程Control Engineering of ChinaJan 2017bl.24. No 12017年1月第24卷1期控制工程Control Engineering of ChinaJan 2017bl.24. No 1多体线性系统一致性分布观测控制器设计吴越鹏，戴曙光，刘磊b(上海理工大学a光电学院b借理学院，上
2、海200093)摘 要：現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，通过构逢 分布式观测器来重构领导者系统的参考状态与控制澈励，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 随节点需要侏持可变相对状态偏差条件下的应用方法，仿真结果验证了昇法的有效性。 关键词：一致性；分布式观测器；多体系统；切换网络中图分类号:TP242 文献标识码:ADistribute
3、d Consensus Observer and Controller Design for Multi-AgentLinear SystemsWU Yue-peng D.U Shu-guang1, LIU LeP(a. School of Optical-electrical, b. School of Management. University of Shanghai for Science and Technology、Shanghai 200093. China)Absh act: The present consensus algorithm for hacking autonom
4、ous linear leader systems will cause a large trackuig error in the case tliat the leader system has control inputs, so distnbuted observers and controllers for multi-agent lmear systems are designed for the general lmear leader-following system under the switching nehvork. The design uses the local
5、lnfoimation state fiom neighbor nodes, reconstructs the reference states and control inputs of the leader system by using a distnbuted observer and coiistnicts a controller by using the observed value to solve the leader tracking consensus problem Ill addition, a wheeled robot fonnation example lllu
6、stiates the application method of the algontlini when the follower nodes need to keep a vanable relative state deviation. The simulation results prove the validity of the algonthm.Key words: Consensus; distributed observer; multi-agent system; switching network1引言随着无线传感器网络、协同控制、协调移动机 器人和无人驾驶车辆编队等应用数
7、量的增加，i致 性、网络同步、多智能体队形控制等问题受到越來 越多的关注山铁 相关研究包括经典文献1，3。对 于单体的线性系统，在系统状态无法直接测量的情 况下，构造状态观测器并使用重构状态实现系统的 状态反馈控制是一种有效的解决方法。而在多体控 制问题卜.，如果所有节点都能得到其他节点所有信 息，设计一个全局控制器可以自效解决多体控制的 问题。如果网络节点只知道局部临近节点的状态, 并且连接拓扑会随时间变化，通信时常会有断开垂连的情况，就需要一种分布式方法来实现筝体系统 的协调控制。文献7, 8提出了针对自治线性领导 者啄统的多体线性一致性算法。而在许寒情况下， 由于网络领导者本身带有控制激
8、励的系统，如多机 器人编队中领导者本身会受到自主导航算法的控 制。因此，本文的主要目的就是通过构造一种分布 式观测器，解决在参考系统带有控制激励情况下的 多体线性系统的一致性控制问题。2主要引理假设1对卜切换网络g(/) =V,()，V = 1,N收稿日期：2015-09-22;修回日期：2015-12-27基金项目：国家门然科学基金(11171221);国家教育部博七点基金资助项H(20123120110004);卜.海市一流学科建设项鬥 (XTKX20:上海理工大学博士启动经1(1D-1O-3O3-OO2).作者简介：昊越鹏(1987-),男,浙江衢州人，博士生,上婆研究方向为机器人门动化：戒曙光(1956)男,上海人，博士, 教授，主要从事自动化检测系统、机器视觉等方面的教学与科研工作：刘磊(1982-),男，黑龙江大庆人，博士 后，主要从笊机器人门动化等方而的科研工作.力方数据