3、异构群系统编队跟踪控制研究

异构群系统编队跟踪控制研究

1. 研究背景与现状

在异构群系统的协同控制领域，当前存在诸多限制。以往的研究常要求系统中的跟随者与跟踪领导者具有相同的动力学特性，使用相同的自治外部系统为跟随者生成期望的编队向量。这些要求使得异构群系统的可行时变编队类型减少，严重影响了编队跟踪方法的应用场景。

从相关文献来看，该领域仍有许多机遇和挑战。一方面，大多数研究成果仅关注共识问题或协同输出调节问题，对高阶异构群系统的时变编队跟踪研究有限；另一方面，对于多领导者的编队跟踪问题，现有方法大多依赖于“信息完备跟随者”假设。此外，多数研究假定领导者无控制输入，且对可行时变编队类型有严格限制。因此，深入研究高阶一般异构群系统的分布式时变编队跟踪和编队包含跟踪的设计与分析方法具有重要意义。

2. 关键问题与挑战

• 含异构干扰的群系统编队跟踪控制
  • 实际的群系统（如多架无人机和无人车）在编队运动过程中常受干扰影响。例如，气流干扰（阵风、湍流）对无人机编队飞行有显著影响。群系统中各智能体的干扰通常不同，且难以精确测量，即存在异构未知干扰。在异构干扰影响下，即使群系统中的智能体具有相同的标称模型，其实际动力学特性也存在本质差异，这种系统被称为“弱异构”群系统。
  • 干扰会使群系统无法有效形成和维持期望的编队，甚至导致整个编队崩溃。在编队跟踪控制应用中，领导者可以是表征整个编队宏观运动的参考轨迹、协同跟踪实体，甚至是非协同目标。当领导者为非协同目标时，其控制输入对所有跟随者未知且可能时变，这会给群系统动力学带来未知附加项，严重影响闭环系统的跟踪控制性能。现有时变编队跟踪结果通常假定领导