基于抽象化的复杂系统分层控制及应用

本书主要介绍复杂系统抽象化技术及其分层控制的基本理论和最新研究进展。全书分为9章。第1章介绍系统抽象化的研究背景、主要思想和研究现状；随后的章节主要分为两部分，第一部分包括第2~4章，主要讨论单个控制系统的抽象化和分层控制理论及其应用；第二部分包括第5~9章，主要介绍基于抽象化的分层控制方法在多智能体系统协调中的应用。其中，第2章从给定控制任务出发，提出基于任务的系统抽象化方法；第3章讨论抽象系统和原始系统间层次接口的构造问题；第4章研究基于抽象化的分层控制方法，并将其应用到几个典型控制问题中；第5章结合多智能体系统的研究特点，提出分布式接口法和分布式抽象法两种不同的多智能体系统分层控制方法；第6章和第7章分别讨论上述两类方法在多智能体系统协调中的几个典型应用；第8章和第9章则以一类分布式优化任务为例，进一步讨论同时存在复杂任务和复杂动力学时多智能体...

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本书主要介绍复杂系统抽象化技术及其分层控制的基本理论和最新研究进展。全书分为9章。第1章介绍系统抽象化的研究背景、主要思想和研究现状；随后的章节主要分为两部分，第一部分包括第2~4章，主要讨论单个控制系统的抽象化和分层控制理论及其应用；第二部分包括第5~9章，主要介绍基于抽象化的分层控制方法在多智能体系统协调中的应用。其中，第2章从给定控制任务出发，提出基于任务的系统抽象化方法；第3章讨论抽象系统和原始系统间层次接口的构造问题；第4章研究基于抽象化的分层控制方法，并将其应用到几个典型控制问题中；第5章结合多智能体系统的研究特点，提出分布式接口法和分布式抽象法两种不同的多智能体系统分层控制方法；第6章和第7章分别讨论上述两类方法在多智能体系统协调中的几个典型应用；第8章和第9章则以一类分布式优化任务为例，进一步讨论同时存在复杂任务和复杂动力学时多智能体系统的分层设计方法。

前言
第1章 系统的抽象化与层次化 1
1.1 控制系统的复杂性 1
1.2 抽象化方法概述 2
1.2.1 系统抽象化及分类 3
1.2.2 系统抽象化研究现状 5
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前言
第1章 系统的抽象化与层次化 1
1.1 控制系统的复杂性 1
1.2 抽象化方法概述 2
1.2.1 系统抽象化及分类 3
1.2.2 系统抽象化研究现状 5
1.3 总结与展望 17
第2章 抽象系统的构造 19
2.1 基于任务的系统抽象化 19
2.2 精确抽象化的可实现性 21
2.3 渐近抽象化的可实现性 24
2.3.1 线性任务系统 24
2.3.2 非线性任务系统 27
2.3.3 部分信息下的抽象化 30
2.4 近似抽象化的可实现性 32
2.5 本章小结 34
第3章 层次接口的设计 35
3.1 模拟函数和近似模拟 35
3.2 线性系统的层次接口设计 37
3.3 非线性系统的层次接口设计 40
3.3.1 一般讨论 40
3.3.2 下三角形系统 43
3.4 层次接口的鲁棒性 48
3.4.1 静态不确定性 48
3.4.2 动态不确定性 51
3.5 本章小结 53
第4章 基于抽象化的分层控制及应用 54
4.1 系统稳态调节 54
4.1.1 问题描述 54
4.1.2 抽象化与层次化 55
4.1.3 整体性能分析 55
4.1.4 实时梯度推广 56
4.2 机器人运动控制 58
4.2.1 问题描述 58
4.2.2 抽象化与层次化 59
4.3 广义输出调节 60
4.3.1 问题描述 60
4.3.2 抽象化与层次化 61
4.3.3 举例 64
4.4 本章小结 65
第5章 多智能体系统及其分层控制 66
5.1 多智能体系统概述 66
5.2 基于抽象化的分层控制 68
5.2.1 分布式接口 69
5.2.2 分布式抽象 70
5.3 本章小结 71
第6章 基于分布式接口的多智能体系统分层控制 72
6.1 基于模拟函数的多智能体系统协调 72
6.1.1 问题描述 72
6.1.2 系统抽象化 73
6.1.3 分布式接口设计 75
6.1.4 举例 77
6.2 基于抽象化的分布式广义输出调节 80
6.2.1 问题描述 80
6.2.2 系统抽象化 81
6.2.3 分布式接口设计 82
6.2.4 举例 83
6.3 本章小结 85
第7章 基于分布式抽象的多智能体系统分层控制 86
7.1 鲁棒一致性跟踪问题 86
7.1.1 问题描述 86
7.1.2 系统抽象化 87
7.1.3 鲁棒层次接口设计 88
7.1.4 举例 89
7.2 给定行为的分布式协调控制 90
7.2.1 问题描述 90
7.2.2 系统抽象化 92
7.2.3 层次接口设计 92
7.2.4 分布式推广 94
7.2.5 举例 95
7.3 输出平均一致性的分层设计 96
7.3.1 问题描述 96
7.3.2 系统抽象化 96
7.3.3 层次接口设计 97
7.3.4 举例 98
7.4 本章小结 99
第8章 分布式优化的分层设计方法 100
8.1 分布式优化概述 100
8.2 问题描述 102
8.3 基于抽象化的分层设计 103
8.3.1 系统抽象化 104
8.3.2 层次接口设计 107
8.3.3 实时梯度推广 114
8.4 举例 119
8.5 本章小结 123
第9章 非线性多智能体系统的分布式优化 124
9.1 问题描述 124
9.2 基于抽象系统的分层设计 125
9.3 整体性能分析 130
9.4 举例 132
9.5 本章小结 133
参考文献 135
附录 A 系统稳定性 147
附录 B 图论符号及性质 152
附录 C 凸分析基础 154
附录 D 常用不等式 156
· · · · · · (收起)