“Adaptive Tracking Control of Nonlinear Multi-Agent Systems Subject to Multiple Constraints via Multi-Dimensional Taylor Network”
Image credit: Weijie Hao摘要
This paper investigates the adaptive tracking control problem for nonlinear multi-agent systems operating under simultaneous input saturation and output performance constraints. To address asymmetric input saturation, an innovative auxiliary system is developed that generates compensatory signals based on he discrepancy between the input signal and the saturation function output. A central contribution is the introduction of a novel dynamic performance function (DPF), this function leverages signals from the auxiliary system to adaptively adjust performance boundaries, critically activating this adjustment only when input saturation occurs concurrently with synchronization errors exceeding predefined safety limits, thereby effectively resolving conflicts between the input and performance constraints. Furthermore, a first-order filter is employed within the backstepping control design to approximate virtual control derivatives, mitigating the "computational explosion" issue. An adaptive controller incorporating multi-dimensional Taylor network (MTN) is then synthesized based on this framework. Rigorous Lyapunov stability analysis confirms the boundedness of all signals within the closed-loop system. Supporting this theoretical finding, simulation results confirm the proposed control strategys effectiveness and feasibility, demonstrating enhanced synchronization performance and robustness under these multiple, potentially conflicting constraints.
类型
出版物
IEEE Transactions on Automation Science and Engineering
Authors
2024级数学硕士研究生
我是一名数学专业研究生，研究方向是非线性多智能体系统跟踪控制领域，我的研究核心围绕几类受执行器故障、性能约束等复杂因素影响下的非线性多智能体系统的跟踪控制展开。
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
讲师
博士，讲师，硕士生导师，2018年9月毕业于东南大学控制理论与控制工程专业，获工学博士学位。主要研究方向为非线性系统分析与综合、智能控制、容错控制、神经网络控制等。主持山东省自然科学基金青年项目1项，复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放课题1项。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等各类竞赛获国家一等奖1项、国家二等奖3项、国家三等奖1项、山东省一等奖12项、山东省二等奖6项、山东省三等奖2项。目前是青岛市人工智能海洋技术创新中心、青岛科技大学数学与交叉科学研究院和数理学院智能控制与机器视觉技术研究中心核心成员。