【摘要】：多智能體系統(tǒng)是網(wǎng)絡環(huán)境中的一組交互式智能系統(tǒng),通過多智能體技術可以解決個別系統(tǒng)難以或者不能解決的問題。通過多智能體系統(tǒng)可以對飛行控制系統(tǒng)的協(xié)同控制、編隊控制等問題進行研究。飛行控制系統(tǒng)是無人機的核心,其可靠性是保證無人機安全飛行的基礎,而在實際飛行過程中,飛行控制系統(tǒng)受到其運行環(huán)境的影響,系統(tǒng)中難免會發(fā)生故障。本文旨在飛行控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下,以多智能體技術為基礎,設計有效的容錯控制策略,保證在故障條件下飛行器仍能實現(xiàn)協(xié)同飛行。首先,本文從課題的研究背景和意義出發(fā),對容錯控制的基本知識和研究現(xiàn)狀進行了簡單地闡述,并概述了多智能體技術和多智能體容錯控制技術的研究現(xiàn)狀。簡單介紹了本文所采用的飛行器系統(tǒng)模型,并給出了相應的坐標系和坐標系轉換。其次,針對無向拓撲意義下的多智能體系統(tǒng),研究其有限時間協(xié)同容錯控制。在考慮多智能體系統(tǒng)中個別節(jié)點存在執(zhí)行器故障的前提下,研究基于有限時間技術的多智能體協(xié)同容錯控制策略。首先在多智能體系統(tǒng)中設置一個領導者,跟隨者則利用相鄰節(jié)點的信息來設計控制器,使系統(tǒng)能夠在出現(xiàn)故障時刻起的規(guī)定時間內(nèi)實現(xiàn)協(xié)同容錯控制。通過圖論中相關的知識,將每個節(jié)點的動態(tài)整合成全局誤差方程,并進行理論驗證。該方法克服了非有限時間閉環(huán)控制系統(tǒng)存在的缺陷,提高了多智能體系統(tǒng)的魯棒性和抗擾動性。再次,根據(jù)多智能體技術進一步研究四旋翼飛行器的編隊容錯控制問題。將四旋翼飛行器模型分為位置子系統(tǒng)和姿態(tài)子系統(tǒng)兩部分,針對位置子系統(tǒng),利用相鄰飛行器的信息來構建相應的參考編隊控制器,根據(jù)其參考值計算出姿態(tài)子系統(tǒng)所需要得到的期望跟蹤值�？紤]姿態(tài)子系統(tǒng)中發(fā)生執(zhí)行器故障,基于自適應機制和邊界層理論構建容錯控制方案,使得姿態(tài)子系統(tǒng)可以在發(fā)生故障的情況下實現(xiàn)跟蹤控制。最后,進一步考慮四旋翼飛行器位置子系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的外部干擾�；谥鲃尤蒎e控制的方法進行編隊控制研究,利用狀態(tài)觀測器的輸出信息來設計控制器,并通過快速自適應故障觀測器的信息來進行故障補償。在保證H_∞性能的前提下對編隊誤差的收斂性進行研究,理論結果證明了多智能體系統(tǒng)的編隊誤差可以在上述的條件下漸進收斂,且快速自適應故障觀測器可以準確的預估出故障的實際值。
【圖文】：

現(xiàn)狀進行闡述，最后將對多智能體系統(tǒng)和容錯控制領域結合的現(xiàn)有理論成果進行介紹。1.3.1 多智能體系統(tǒng)研究現(xiàn)狀多智能體系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為了人工智能領域的一項前沿課題，它可以被用來研究自然界中的一些群體行為，在機器人集群、無人機編隊等領域中得到了廣泛的應用，從事與自動控制、計算機和人工智能等領域的專家學者對此投入了足夠的重視。如圖 1.1 為南京航空航天大學飛行器制造專業(yè)畢業(yè)生帶領團隊進行的無人機表演，無人機伴隨著燈光精準的排列成各種圖案。多智能體系統(tǒng)的概念最初起源于自然環(huán)境中的生物活動，，通過觀察生物個體的群體現(xiàn)象，慢慢衍生出了集群的概念。自然界中不同生物個體之間通過一些簡單的規(guī)則展現(xiàn)出令人奇特的群體行為，例如鳥在遷徙過程中所展現(xiàn)出的多變的隊形、魚群通過收集周圍環(huán)境的信息以群體的形式在海中移動和螞蟻通過簡單的任務規(guī)劃找到最佳路徑等，這些生物個體之間通過獨特的信息傳遞方式，以達到相互合作的狀態(tài)。這遠遠超出了個人層面，這樣的群體合作行為往往能夠完成個體無法單獨完成的目標，于是便衍生除了多智能體系統(tǒng)的概念：由多個智能體組成，目標是將復雜的系統(tǒng)建設成更小的、彼此相互通信、協(xié)調(diào)的，易于管理的系統(tǒng)。

翼飛行器在三維空間上的動力學特性進行簡單介紹，為之后的來將對飛行器研究中常用的地面坐標系、機體坐標系進行介紹運行原理，給出四旋翼飛行器在三維坐標系下的六自由度數(shù)學行器機理分析的結構復雜、種類眾多，按照其結構不同可以劃分為兩類：“”字型四旋翼飛行器的結構圖，圖 2.2 為“+”字型四旋翼飛行+”型四旋翼飛行器進行研究。如圖 2.1 所示，四旋翼飛行器的的末端，這里分別為四個螺旋槳編號為{1,2,3,4}，其中 1 號槳轉方向相同。以 1 號槳與 2 號之間的連線為機體坐標系 x 軸，體坐標系 y 軸，沿垂直機體平面向下方向為機體坐標系 z 軸。 2 號螺旋槳以順時針的方向旋轉，3 號和 4 號螺旋槳以逆時針的翼飛行器，“x”型四旋翼飛行的結構更為復雜，但在控制精度
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V249.1;TP18;TP13

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李澤宇;項志軍;張士勇;;一類不確定非線性系統(tǒng)主動容錯控制[J];遼寧科技大學學報;2015年02期

2 周振超;張健;王立紅;王猛;;容錯控制理論綜述與展望[J];自動化博覽;2008年07期

3 喬秦寶,秦嶺松,翁清,陶永華;一種自適應容錯控制方法[J];武漢大學學報(自然科學版);1998年03期

4 毛海杰;李煒;馮小林;;非線性系統(tǒng)主動容錯控制綜述[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年04期

5 方華京,章紅,鄭英,謝林柏,楊方;網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制[J];控制工程;2005年S2期

6 張俊智,王麗芳,葛安林;自動離合器的容錯控制[J];公路交通科技;1998年04期

7 周菲;;多模型傳感器故障軟閉環(huán)容錯控制方法與應用策略[J];橡塑技術與裝備;2015年18期

8 孫金生,李軍,徐蕾,王執(zhí)銓;動態(tài)大系統(tǒng)的分散容錯控制[J];南京理工大學學報;1998年02期

9 袁立嵩，蔣慰孫;多變量系統(tǒng)二次穩(wěn)定性容錯控制問題的研究[J];自動化學報;1996年06期

10 于達仁，鮑文，徐基豫;汽輪機負荷控制的容錯控制方案[J];動力工程;1994年01期

相關會議論文 前10條

1 王樹彬;黃鶴;韓笑冬;王執(zhí)銓;;一種基于細化故障的容錯控制設計[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

2 羅小元;武曉晶;關新平;;一類非線性時滯系統(tǒng)基于觀測器的自適應容錯控制[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

3 方華京;章紅;鄭英;謝林柏;楊方;;網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制[A];第16屆中國過程控制學術年會暨第4屆全國故障診斷與安全性學術會議論文集[C];2005年

4 韓兵;陳新海;;避免誤報警率影響的廣義預測容錯控制[A];1997中國控制與決策學術年會論文集[C];1997年

5 王敏;臧曙;周東華;;非線性動態(tài)系統(tǒng)的容錯控制[A];04'中國企業(yè)自動化和信息化建設論壇暨中南六省區(qū)自動化學會學術年會專輯[C];2004年

6 陳明陽;;風力發(fā)電機組變槳控制器協(xié)同容錯控制研究[A];第十六屆沈陽科學學術年會論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2019年

7 郭朝峰;金惠華;;基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的智能容錯控制[A];第十屆全國容錯計算學術會議論文集[C];2003年

8 劉秀芝;戴亞平;;網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的容錯控制研究綜述[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

9 李曉娓;崔寶同;;基于多個改進神經(jīng)網(wǎng)絡的主動容錯控制方法[A];2007中國控制與決策學術年會論文集[C];2007年

10 余雪蓮;孟令雅;;非線性時變時滯不確定系統(tǒng)的非脆弱容錯控制[A];第36屆中國控制會議論文集（E）[C];2017年

相關重要報紙文章 前1條

1 本報記者 楊頻萍 本報通訊員 王偉;他為飛機、高鐵裝上“安全大腦”[N];新華日報;2019年

相關博士學位論文 前10條

1 韓渭辛;分布式測量系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

2 張康康;基于滑模技術故障診斷和容錯控制及應用于高速列車的研究[D];南京航空航天大學;2018年

3 林雪;高鐵列控系統(tǒng)自適應主動容錯控制研究[D];北京交通大學;2019年

4 董亮輝;永磁無刷電機轉角檢測故障及其容錯控制研究[D];西北工業(yè)大學;2017年

5 陳力恒;動態(tài)系統(tǒng)故障估計觀測器設計與容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

6 高振剛;基于EPS的人機協(xié)同轉向與懸架系統(tǒng)主動容錯控制研究[D];合肥工業(yè)大學;2018年

7 伍偉;非線性網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的容錯控制研究[D];華中科技大學;2017年

8 李元新;不確定非線性系統(tǒng)的容錯與事件觸發(fā)控制方法研究[D];東北大學;2017年

9 韓建;狀態(tài)可觀測的模糊系統(tǒng)故障檢測、估計與容錯控制[D];東北大學;2017年

10 劉磊;基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多變量離散系統(tǒng)的自適應容錯控制研究[D];東北大學;2017年

相關碩士學位論文 前10條

1 吳陽;一類下三角非線性系統(tǒng)的自適應容錯控制[D];遼寧科技大學;2019年

2 李春榮;一類線性系統(tǒng)的故障估計與自適應容錯控制問題研究[D];遼寧科技大學;2019年

3 沈俊輝;基于模糊控制的容錯控制技術及其應用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

4 朱毅;五相容錯型永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)研究[D];江蘇大學;2018年

5 孫成功;線控轉向叉車傳感器故障診斷及容錯控制[D];合肥工業(yè)大學;2019年

6 郝中華;基于滑模的航空發(fā)動機容錯控制研究[D];東北大學;2017年

7 劉甜甜;液位系統(tǒng)的傳感器故障診斷與容錯控制方法研究[D];中國計量大學;2018年

8 胡豆豆;四相電勵磁雙凸極電機驅動系統(tǒng)故障分析與容錯控制研究[D];南京航空航天大學;2019年

9 劉萬璋;基于多智能體技術的飛行控制系統(tǒng)協(xié)同容錯控制[D];南京航空航天大學;2019年

10 陳虹潞;基于模型的發(fā)動機控制系統(tǒng)故障診斷及容錯控制研究[D];南京航空航天大學;2019年

本文編號：2600879