基于分布式固定时间观测器的自适应一致性协议设计及其应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903083
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0303.系统建模理论与仿真技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The consensus of multi-agent systems has been a hot topic of various fields such as Mechanics, Physics, Transportation and Control in recent decade. This project studies distributed fixed-time observer and the corresponding adaptive consensus protocol design based on only relative output measurement among neighboring agents, and the applications on consensus tracking of attitude angles for multiple aircrafts as well as the chaos synchronization of Chua’s circuits. For the multi-agent systems with uncertain nonlinearities, we first determine which variable should be observed, and then present the structure of designing distributed fixed-time observers with only relative output measurement. Furthermore, the existence of the designed distributed fixed-time observer is studied to give sufficient and necessary conditions based on system dynamics, and the relationship between transmission zero condition and the proposed conditions are revealed. Then, the reduced-order distributed fixed-time observers are designed, and the relationship among the dimension of the minimal-order distributed fixed-time observer, the dimension of system dynamics, as well as the relative degree is presented. Based on distributed fixed-time observers, fully distributed adaptive protocols are designed to realize consensus for multi-agent systems with external disturbances or unknown nonlinearities. The proposed adaptive protocols are further applied into consensus tracking of attitude angles for multiple aircrafts as well as the chaos synchronization of Chua’s circuits. The study of this project would present novel framework on consensus protocol design based on only relative output measurement, without using any communication information or eigenvalue information of Laplacian matrix. In this sense, the proposed protocols can radically eliminate the potential network attacks, and provide theoretic supports for practical applications.
多智能体系统一致性是近十年来力学、物理、交通、控制等领域的研究热点。本项目研究仅基于相对输出测量信息的分布式固定时间观测器与自适应一致性协议设计问题及其在多飞行器分布式姿态一致性追踪与蔡氏混沌电路同步问题中的应用。针对带不确定非线性的多智能体系统,明确所需观测量的物理意义,提出基于相对输出测量信息的分布式固定时间观测器设计的理论框架,给出仅与系统动态相关的观测器存在性的充分必要条件,揭示其与传输零点之间的关系;提出分布式固定时间降阶观测器的设计方法,讨论最低阶次分布式固定时间观测器的维数与系统维数及相对阶之间的关系;基于分布式观测器设计完全分布式自适应一致性协议,克服外部信号或未知非线性的影响,并应用于多飞行器分布式姿态一致性追踪及蔡氏混沌电路的同步问题中。本项目的研究将建立不依赖于通讯而仅需测量的一致性问题的新方法,从根源上消除网络攻击隐患,为实际重要领域的应用奠定理论基础。

结项摘要

多智能体系统一致性是近十年来力学、物理、交通、控制等领域的研究热点。本项目针对带不确定非线性的多智能体系统,提出了基于相对输出测量信息的分布式固定时间观测器设计的理论框架,给出了仅与系统动态相关的观测器存在性的充分必要条件;提出了分布式固定时间降阶观测器的设计方法,讨论最低阶次分布式固定时间观测器的维数与系统维数及相对阶之间的关系;基于分布式观测器设计了完全分布式自适应一致性协议,克服外部信号或未知非线性的影响,并应用于多飞行器分布式姿态一致性追踪及蔡氏混沌电路的同步问题中。本项目的研究建立了不依赖于通讯而仅需测量的一致性问题的新方法,从根源上消除网络攻击隐患,发表论文40余篇,获中国指挥与控制学会科技进步一等奖。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(14)
专利数量(10)
Local Measurement Based Formation Navigation of Nonholonomic Robots With Globally Bounded Inputs and Collision Avoidance
基于局部测量的具有全局有界输入和避免碰撞的非完整机器人编队导航
  • DOI:
    10.1109/tnse.2021.3089833
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Network Science and Engineering
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Fu Junjie;Lv Yuezu;Wen Guanghui;Yu Xinghuo
  • 通讯作者:
    Yu Xinghuo
Complex network dynamics of multiscroll chaotic attractors and their output-feedback pinning synchronization
多涡旋混沌吸引子的复杂网络动力学及其输出反馈钉扎同步
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    International Journal of Bifurcation and Chaos
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuezu Lv;Zhen Gao;Ying Fu;Guanghui Wen;Maciej Ogorzalek
  • 通讯作者:
    Maciej Ogorzalek
带有输入饱和的非线性系统双边一致性研究
  • DOI:
    10.14107/j.cnki.kzgc.20210261
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    控制工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    南晓娅;吕跃祖;段志生
  • 通讯作者:
    段志生
Fully Distributed Anti-Windup Consensus Protocols for Linear MASs With Input Saturation: The Case With Directed Topology
具有输入饱和的线性 MAS 的完全分布式抗饱和共识协议:有向拓扑的情况
  • DOI:
    10.1101/2022.02.27.482173
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Lv Yuezu;Fu Junjie;Wen Guanghui;Huang Tingwen;Yu Xinghuo
  • 通讯作者:
    Yu Xinghuo
Resilient consensus of multiagent systems under malicious attacks: Appointed-time observer-based approach
恶意攻击下多智能体系统的弹性共识:基于指定时间观察者的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Jialing Zhou;Yuezu Lv;Guanghui Wen;Xinghuo Yu
  • 通讯作者:
    Xinghuo Yu

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其他文献

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吕跃祖的其他基金

有向分布传感网络协同自适应估计与控制一体化研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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