大型车辆编队的分散控制：稳定裕度和对外部干扰的敏感性
摘要：大规模车辆编队的稳定性和鲁棒性研究：双积分器模型下，考虑两种信息图形：有向树和无向图。我们证明了在线性和一类非线性控制器下，具有任意数量车辆的编队的稳定性。在线性控制情况下，我们提供了稳定裕度和对外部扰动的敏感性的定量缩放规律（H-infinity范数），关于编队中车辆数目N。结果显示，有向树图具有尺度无关的稳定裕度，但初始误差的代数增长较高。无向图的稳定裕度至少衰减为0，以至于O(1/N)。此外，我们证明，有向树图的对外部扰动的敏感性是$k$的几何级数（$k<=N$表示有向树的代数数），而无向图的只有N的二次方。特别地，对于一维车辆编队，我们得到了从扰动到位置误差的传递函数的H-infinity范数的精确公式。结果显示，对于前任方式编队结构，H-infinity范数按照$O(alpha^N)$（$alpha>1$）缩放，对于对称双向编队结构，H-infinity范数只有O(N^3)的缩放。针对一类非线性控制器，数值模拟表明，由于对于初始误差和对外部扰动的敏感性，通过使用有向树图作为编队结构，可以明显改善转折响应。然而，对于无向图编队，使用所考虑的非线性控制器的改进很小。
作者：He Hao, Prabir Barooah
论文ID：1108.1409
分类：Adaptation and Self-Organizing Systems
分类简称：nlin.AO
提交时间：2011-08-09