Predefined-Time Adaptive Consensus Control for Nonlinear Multi-Agent Systems with Input Quantization and Actuator Faults

2024年8月1日·
Yuqun Han
朱善良
朱善良
,
Deyu Duan
杨树国
杨树国
,
Liting Lu
朱善良
朱善良
,
Dongmei Wang
,
Yuqun Han
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摘要
Predefined-time control has experienced substantial advancements in recent years. Nevertheless, the current technology has not achieved widespread adoption in nonlinear multi-agent systems (NMASs), and significant issues pertaining to the input quantization and actuator failures remain unaddressed. This paper investigates the problem of predefined-time consensus control for NMASs with input quantization and actuator faults. Notably, the study takes into account scenarios where each actuator may experience an infinite number of faults. In conjunction with practical predefined-time stability theory, an innovative predefined-time adaptive consensus control method has been developed within the framework of the backstepping method, incorporating the approximation technique of the multi-dimensional Taylor network (MTN). Additionally, by utilizing the characteristics of quantized nonlinear sectors and the structural model of actuator faults, novel adaptive estimation techniques are devised to handle the effects caused by actuator faults and quantized inputs. To further alleviate computational burdens and tackle the issue of computational explosion, a finite-time differentiator is employed to estimate the derivative of the virtual control. The proposed control scheme achieves the desired performance of predefined-time convergence. Rigorous theoretical analyses indicate that the proposed control scheme can drive consensus errors to converge within a small range within a predefined-time, and users have the flexibility to choose the settling time. Moreover, all signals in the closed-loop system remain bounded. Finally, simulation results are provided to validate the effectiveness of the proposed approach.
类型
出版物
Nonlinear Dynamics
publications
Authors
朱善良
Authors
正教授
博士,教授,硕士生导师,人工智能技术海洋场景化应用山东省工程研究中心副主任,青岛市人工智能海洋技术创新中心副主任,青岛科技大学数学与交叉研究院副院长。山东赛区数学建模竞赛专家组成员、山东省数学会理事、山东省应用统计学会理事、人工智能海洋学专业委员会委员。近年来,主持或参与国家自然科学基金、省自然基金、省教改项目等各类教学科研项目20多项,在国内外期刊发表学术论文80余篇,其中被SCI、EI检索70余篇,参编教材1部。指导学生参加全国大学生数学建模竞赛、中国研究生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛等各类竞赛获国家一等奖9项、国家二等奖29项、国家三等奖13项、山东省一等奖37项、山东省二等奖12项、山东省三等奖7项。指导本科生参加国家大学生创新计划项目4项。
Authors
杨树国
Authors
正教授
教授,博士生导师,哈尔滨工业大学博士后。数据科学与信息技术研究中心主任,人工智能海洋技术场景化应用山东省工程研究中心主任,青岛市人工智能海洋技术创新中心主任,青岛科技大学数学与交叉研究院院长。美国佐治亚理工学院高级访问学者、香港中文大学高级访问学者、北京交通大学高级访问学者;山东省数学会常务理事、山东省应用统计学会常务理事、人工智能海洋学专业委员会常务委员。近年来,主持或参与国家自然科学基金、国防科工委、电子工业部、省自然基金、省重点科研计划、省高校科研计划、省优秀中青年科学家基金、青岛市科技发展计划项目等各级各类科研项目40多项。
Authors
朱善良
Authors
正教授
博士,教授,硕士生导师,人工智能技术海洋场景化应用山东省工程研究中心副主任,青岛市人工智能海洋技术创新中心副主任,青岛科技大学数学与交叉研究院副院长。山东赛区数学建模竞赛专家组成员、山东省数学会理事、山东省应用统计学会理事、人工智能海洋学专业委员会委员。近年来,主持或参与国家自然科学基金、省自然基金、省教改项目等各类教学科研项目20多项,在国内外期刊发表学术论文80余篇,其中被SCI、EI检索70余篇,参编教材1部。指导学生参加全国大学生数学建模竞赛、中国研究生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛等各类竞赛获国家一等奖9项、国家二等奖29项、国家三等奖13项、山东省一等奖37项、山东省二等奖12项、山东省三等奖7项。指导本科生参加国家大学生创新计划项目4项。
Authors