近年来，二分一致性、编队控制和包含控制等与群体智能系统协同行为涌现密切相关的研究课题，已经成为当前研究热点。本书系统性地阐述了群体智能系统协同控制的研究成果，给出了其在多卫星编队控制、多无人制导武器系统时空一致性协同控制及水面无人艇集群护航控制中的典型应用。全书共九章，涵盖群体智能协同控制的主要内容及典型案例应用，具体包括群体智能协同控制理论的数学基础、技术架构及其在编队控制和弹性协同控制中的典型应用。
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2012年获北京大学博士学位；2009年至2012年期间，先后4次访问香港城市大学电子工程系；2012年7月至9月，在中国科学院系统科学研究所访问；2012年9月至2013年1月，任澳大利亚新南威尔士大学国防学院Research Associate；2014年1月至2月，任香港大学Visiting Research Fellow，2013年1月至今，在东南大学任教
目录
“智能工程前沿丛书”序
序言
第1章 绪论 1
1.1 群体智能系统一致性控制 2
1.1.1 一致性控制问题概述 2
1.1.2 群体智能系统一致性控制研究现状 4
1.2 群体智能系统时空协调一致性控制 6
1.2.1 时空协调一致性控制问题概述 7
1.2.2 群体智能系统时空协调一致性控制研究现状 8
1.3 群体智能系统二分一致性控制 9
1.3.1 二分一致性控制问题概述 9
1.3.2 群体智能系统二分一致性控制研究现状 11
1.4 群体智能系统包含控制 12
1.4.1 包含控制问题概述 12
1.4.2 群体智能系统包含控制研究现状 14
1.5 群体智能系统弹性协同控制 15
1.5.1 弹性协同控制问题概述 15
1.5.2 群体智能系统弹性协同控制研究现状 16
1.6 本书内容安排 18
第2章 基础知识 21
2.1 矩阵工具描述 21
2.1.1 常用记号与概念 21
2.1.2 矩阵论基本引理 22
2.2 代数图论 23
2.2.1 图的邻接矩阵与Laplace矩阵 25
2.2.2 符号图 26
2.3 稳定性理论 27
2.3.1 线性定常系统稳定性理论 27
2.3.2 非线性系统稳定性理论 30
2.4 比例导引法 32
2.4.1 比例导引法的概念 32
2.4.2 比例导引法下的剩余时间计算方法 33
2.5 本章小结 35
第3章 群体智能系统完全分布式自适应协同一致性控制 36
3.1 基于状态反馈的完全分布式自适应协同一致性控制 38
3.1.1 问题描述 38
3.1.2 协议设计 38
3.1.3 仿真分析 41
3.2 基于输出反馈的完全分布式自适应协同一致性控制 43
3.2.1 问题描述 43
3.2.2 协议设计 44
3.2.3 一致性分析 45
3.2.4 仿真分析 49
3.3 异质线性群体智能系统完全分布式自适应协同一致性控制 53
3.3.1 问题描述 53
3.3.2 协议设计 54
3.3.3 仿真分析 59
3.4 本章小结 62
第4章 群体智能系统协同自适应抗饱和一致性控制 63
4.1 无向通信图下线性群体智能系统协同自适应抗饱和一致性控制 63
4.1.1 问题描述 63
4.1.2 协议设计 65
4.1.3 仿真分析 69
4.2 有向通信图下线性群体智能系统协同自适应抗饱和一致性控制 71
4.2.1 协议设计 71
4.2.2 仿真分析 75
4.3 异质群体智能系统协同自适应抗饱和一致性控制 79
4.3.1 问题描述 79
4.3.2 协议设计 81
4.3.3 仿真分析 84
4.4 本章小结 88
第5章 间歇通信下群体智能系统一致性控制及其应用 89
5.1 具有间歇通信的一阶非线性群体智能系统一致性控制 89
5.1.1 问题描述 89
5.1.2 强连通通信拓扑图下一阶非线性群体智能系统一致性控制 91
5.1.3 领从通信拓扑图下一阶非线性群体智能系统一致性控制 99
5.1.4 仿真分析 103
5.2 具有间歇通信的二阶群体智能系统一致性控制 107
5.2.1 问题描述 107
5.2.2 强连通通信拓扑图下二阶群体智能系统一致性控制 108
5.2.3 弱连通通信拓扑图下二阶群体智能系统一致性控制 112
5.2.4 仿真分析 116
5.3 具有间歇通信的线性群体智能系统一致性控制 117
5.3.1 问题描述 117
5.3.2 基于间歇相对状态信息的线性群体智能系统一致性控制 117
5.3.3 基于间歇相对输出信息的线性群体智能系统一致性控制 123
5.3.4 仿真分析 128
5.4 基于间歇信息通信的多卫星系统编队控制 132
5.4.1 问题描述 132
5.4.2 协议设计与编队行为分析 134
5.4.3 仿真示例 135
5.5 本章小结 138
第6章 群体智能系统时空协调一致性控制 139
6.1 面向静止目标的群体智能系统时空协调一致性控制 140
6.1.1 问题描述 140
6.1.2 无向通信拓扑图下时空协调一致性控制 142
6.1.3 领从通信拓扑图下时空协调一致性控制 148
6.1.4 仿真分析 149
6.2 面向匀速目标的群体智能系统时空协调一致性控制 155
6.2.1 问题描述 156
6.2.2 无向通信拓扑图下时空协调一致性控制 157
6.2.3 领从通信拓扑图下时空协调一致性控制 159
6.2.4 有向通信拓扑图下时空协调一致性控制 160
6.2.5 仿真分析 162
6.3 面向机动目标的群体智能系统时空协调一致性控制 169
6.3.1 问题描述 170
6.3.2 鲁棒时空协调一致性控制 171
6.3.3 自适应鲁棒时空协调一致性控制 176
6.3.4 仿真分析 179
6.4 本章小结 185
第7章 符号通信拓扑图下群体智能系统二分一致性控制及其应用 186
7.1 具有动态领航者的线性群体智能系统二分一致性跟踪控制 186
7.1.1 问题描述 186
7.1.2 基于静态协议的二分一致性跟踪控制 188
7.1.3 基于自适应协议的完全分布式二分一致性跟踪控制 190
7.1.4 仿真分析 193
7.2 二分一致性在水面无人艇集群协同编队跟踪控制中的应用 195
7.2.1 问题描述 195
7.2.2 具有时变扰动的二分时变编队跟踪控制 197
7.2.3 模型不确定下的鲁棒自适应二分时变编队跟踪控制 200
7.2.4 仿真分析 203
7.3 基于符号图建模方法的水面无人艇集群协同护航控制 208
7.3.1 问题描述 208
7.3.2 具有时变扰动的指定时间分布式领航者护航控制 211
7.3.3 模型不确定下的完全分布式鲁棒自适应领航者护航控制 216
7.3.4 仿真分析 219
7.4 本章小结 224
第8章 群体智能系统包含控制 226
8.1 基于动态输出方法的连续时间线性群体智能系统包含控制 226
8.1.1 问题描述 226
8.1.2 基于观测器的包含控制协议设计与稳定性分析 227
8.1.3 仿真分析 235
8.2 符号通信拓扑图下离散时间线性群体智能系统二分包含控制 238
8.2.1 问题描述 238
8.2.2 降维观测器类型的二分包含控制协议设计与稳定性分析 240
8.2.3 仿真分析 246
8.3 具有未知动力学的群体智能系统鲁棒自适应包含控制 249
8.3.1 问题描述 249
8.3.2 鲁棒自适应拟包含控制协议设计理论与分析 251
8.3.3 鲁棒自适应渐近包含控制协议设计理论与分析 258
8.3.4 仿真分析 263
8.4 本章小结 267
第9章 群体智能系统弹性协同控制 268
9.1 问题描述 268
9.2 面向合谋虚假数据注入攻击的弹性一致性控制 269
9.2.1 抗合谋虚假数据注入攻击的隔离算法 269
9.2.2 攻击隔离算法分析 273
9.2.3 抗合谋攻击的弹性一致性算法 283
9.2.4 数值仿真 285
9.3 合谋隐蔽攻击下异质群体智能系统的弹性稳定性控制 292
9.3.1 基于双层观测器的攻击隔离算法设计 293
9.3.2 抗合谋隐蔽攻击的弹性稳定性算法 301
9.3.3 数值仿真 302
9.4 连边合谋攻击下群体智能系统的弹性一致性控制 305
9.4.1 抗连边合谋攻击的隔离算法 307
9.4.2 抗连边合谋攻击的弹性一致性算法 308
9.4.3 数值仿真 309
9.5 本章小结 310
参考文献 311
索引 327
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