《Formation and Containment Control for High-order Linear Swarm Systems》

请叫我雷锋 · 发表于 2017-11-6 16:55:21

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《Formation and Containment Control for High-order Linear Swarm Systems》
高阶线性群系统的形成与控制
作者：
Dr. Xiwang Dong
School of Automation Science
and Electronic Engineering
Beihang University
出版社：Springer
出版时间：2016年

《Formation and Containment Control for High-order Linear Swarm Systems》

目录
1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Scientific and Engineering Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Literature Review on Formation and Containment Control . . . . . . 6
1.2.1 Consensus Control of Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.2 Formation Control of Swarm Systems. . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2.3 Containment Control of Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.4 Formation-Containment Control of Swarm Systems . . . . . 13
1.3 Opportunities and Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4 Contents and the Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 Outline of This Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2 Preliminaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1 Graph Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 Consensus Decomposition of Linear Space . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3 Matrix Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4 Linear System Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5 Singular System Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3 Consensus Control of Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3 Problem Transformation and Preliminary Results . . . . . . . . . . . . 36
3.4 State Practical Consensus Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4 Formation Control of Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2 Time-Varying State Formation Control with Time Delays . . . . . . 56
4.2.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.2.2 Time-Varying State Formation Analysis . . . . . . . . . . . . . 58
4.2.3 Time-Varying State Formation Feasibility Analysis
and Protocol Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.2.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
4.3 Time-Varying Output Formation Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.3.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.3.2 Time-Varying Output Formation Analysis . . . . . . . . . . . . 73
4.3.3 Time-Varying Output Formation Feasibility Analysis
and Protocol Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.3.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.4 Time-Varying Formation Control and Experiments
for UAV Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4.2 Time-Varying Formation Analysis
and Protocol Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.4.3 Quadrotor UAV Formation Platform . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.4.4 Simulation and Experimental Applications
on Quadrotor UAVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5 Containment Control of Swarm Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2 Dynamic Output Containment Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.2.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.2.2 Dynamic Output Containment Analysis . . . . . . . . . . . . . . 108
5.2.3 Dynamic Output Containment Protocol Design. . . . . . . . . 113
5.2.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3 State Containment Control for Singular Swarm Systems
with Time Delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.3.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.3.2 Problem Transformation and Preliminary Results . . . . . . . 120
5.3.3 State Containment Analysis and Protocol Design . . . . . . . 123
5.3.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6 Formation-Containment Control of Swarm Systems. . . . . . . . . . . . 133
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2 State Formation-Containment Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.2 Problem Transformation and Primary Results. . . . . . . . . . 136
6.2.3 State Formation-Containment Analysis
and Protocol Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.2.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3 Output Formation-Containment Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.3.1 Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.3.2 Problem Transformation and Preliminary Results . . . . . . . 150
6.3.3 Output Formation-Containment Analysis
and Protocol Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.3.4 Numerical Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
7 Conclusions and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.1 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.2 Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

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oygx210 · 发表于 2018-4-23 23:25:37

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御锋 · 发表于 2018-8-6 15:58:48

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自动控制火龙果 · 发表于 2019-3-19 10:21:34

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rzw · 发表于 2019-4-13 14:35:21

非常的好

jianhua · 发表于 2019-7-10 17:15:51

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mogudeng · 发表于 2020-5-31 20:59:58

楼主好人，一生平安

帝皇 · 发表于 2021-12-15 14:38:38

非常感谢分享

downloader · 发表于 2022-10-28 22:29:03

谢谢了

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