目錄
第1章 緒論 1
1.1 大規(guī)模群體系統(tǒng)簡介 1
1.2 理論研究進展 1
1.2.1 在生物學領域中的研究進展 1
1.2.2 在計算機仿真學領域中的研究進展 2
1.2.3 在控制工程領域中的研究進展 3
1.2.4 穩(wěn)定性分析 5
1.3 應用研究現(xiàn)狀 5
1.3.1 在群體機器人領域中的應用 5
1.3.2 在仿生學領域中的應用 6
1.3.3 在自主車群體的協(xié)調(diào)控制和剛性編隊領域中的應用 8
1.3.4 工程實現(xiàn) 8
1.4 小結(jié) 10
參考文獻 10
第2章 群體系統(tǒng)一階協(xié)調(diào)一致性 13
2.1 概述 13
2.2 規(guī)則網(wǎng)絡上的一致性問題 14
2.2.1 動力學和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 14
2.2.2 一階協(xié)調(diào)一致性協(xié)議 14
2.3 一階協(xié)調(diào)一致性能分析 15
2.3.1 規(guī)則網(wǎng)絡一階協(xié)調(diào)一致性的收斂速度 15
2.3.2 規(guī)則網(wǎng)絡中通信約束的魯棒性 16
2.4 大規(guī)模群體系統(tǒng)子系統(tǒng)狀態(tài)的協(xié)調(diào)一致性 18
2.4.1 大規(guī)模群體系統(tǒng)子系統(tǒng)狀態(tài)的協(xié)調(diào)一致性定義 18
2.4.2 基于非理想連接的線性一致性算法的穩(wěn)定性分析 19
2.4.3 基于加權(quán)連接的非線性一致性算法的穩(wěn)定性分析 20
2.4.4 仿真結(jié)果 22
2.5 小結(jié) 23
參考文獻 23
第3章 群體系統(tǒng)二階協(xié)調(diào)一致性 25
3.1 概述 25
3.2 具有延遲動力學的群體系統(tǒng)二階協(xié)調(diào)一致性 26
3.2.1 具有延遲動力學的二階協(xié)調(diào)一致性協(xié)議 26
3.2.2 最大動力學時延 26
3.2.3 示例和仿真結(jié)果 30
3.3 存在通信時延的群體系統(tǒng)二階協(xié)調(diào)一致性 32
3.3.1 存在通信時延的二階協(xié)調(diào)一致性協(xié)議 32
3.3.2 最大通信時延 34
3.3.3 示例和仿真結(jié)果 38
3.4 小結(jié) 41
參考文獻 41
第4章 群體系統(tǒng)高階協(xié)調(diào)一致性 42
4.1 概述 42
4.2 群體系統(tǒng)高階協(xié)調(diào)一致性分析與設計 43
4.2.1 群體系統(tǒng)高階協(xié)調(diào)一致性協(xié)議 43
4.2.2 一般穩(wěn)定性判據(jù) 44
4.2.3 穩(wěn)定判據(jù)的應用 47
4.2.4 利用網(wǎng)絡拓撲性質(zhì)的高階協(xié)調(diào)一致性的充分條件 48
4.2.5 數(shù)值實例和仿真結(jié)果 49
4.3 存在時延的多智能體網(wǎng)絡中任意高階協(xié)調(diào)一致性的穩(wěn)定切換 52
4.3.1 通用穩(wěn)定切換判據(jù) 52
4.3.2 高階協(xié)調(diào)一致性最大可容許通信時延 57
4.3.3 數(shù)值實例和仿真結(jié)果 59
4.4 小結(jié) 61
參考文獻 61
第5章 群體系統(tǒng)受迫二階協(xié)調(diào)一致性 63
5.1 概述 63
5.2 受迫二階協(xié)調(diào)一致性協(xié)議 63
5.3 達到受迫二階一致的時延條件 64
5.4 實例和仿真結(jié)果 68
5.5 小結(jié) 70
參考文獻 70
第6章 隨機群體系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 71
6.1 概述 71
6.2 隨機群體聚集模型 71
6.3 隨機群體聚集模型的穩(wěn)定性分析 72
6.4 隨機微分方程的Euler-Maruyama數(shù)值方法 78
6.5 群體系統(tǒng)動態(tài)的仿真分析 79
6.6 小結(jié) 82
參考文獻 82
第7章 群體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制理論在水下航行器群中的應用 84
7.1 概述 84
7.2 基于LQG/LTR的水下航行器多變量魯棒控制 84
7.2.1 NEROV新型自主式水下航行器 84
7.2.2 LQG/LTR魯棒控制方法 86
7.2.3 基于LQG/LTR的水下航行器多變量魯棒控制設計 87
7.2.4 LQG/LTR控制方案仿真研究 88
7.3 基于分布式控制框架實現(xiàn)水下航行器群協(xié)調(diào)控制 90
7.3.1 非線性一致性協(xié)調(diào)算法和一致性協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡 90
7.3.2 自主式水下航行器動力學和LQG/LTR控制器設計 93
7.3.3 NEROV群雙層式分布控制框架 93
7.3.4 仿真研究 95
7.4 基于具有通信約束的分布式框架實現(xiàn)水下航行器群編隊控制 96
7.4.1 水下航行器的非線性動力學 96
7.4.2 水下航行器群編隊控制 98
7.4.3 仿真分析 100
7.5 小結(jié) 102
參考文獻 103
第8章 群體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制理論在網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu)探測中的應用 104
8.1 概述 104
8.2 基于一致性動力學和動態(tài)矩陣探測網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu) 105
8.2.1 基礎理論 105
8.2.2 社團結(jié)構(gòu)探測算法 106
8.2.3 算法在計算機生成網(wǎng)絡和現(xiàn)實網(wǎng)絡中的測試 112
8.2.4 算法詳細說明 117
8.3 基于一致性動力學和空間變換探測網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu) 120
8.3.1 基礎理論 120
8.3.2 基于一致性動力學與空間變換的網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu)探測算法 121
8.3.3 算法測試 125
8.4 基于一致性和領導者節(jié)點選擇之間的交替動力學探測網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu) 141
8.4.1 基礎理論 141
8.4.2 使用一致性動力學進行社團探測 143
8.4.3 基于領導跟隨模型的社團探測 148
8.4.4 算法在網(wǎng)絡上的應用 149
8.5 小結(jié) 160
參考文獻 161