1.5　本书的研究内容和安排

1.5.1　本书的研究内容

本书以复杂网络环境下的EL系统为研究对象，针对网络的复杂时延、切换特性，以及有限时间一致性等问题，对系统进行建模和分析，设计分布式协调控制器，并对其稳定性进行证明，主要内容有以下几方面。

①研究了EL系统的分布式有限时间协调控制。以往针对EL系统的一致性算法方法大多是渐进收敛的，然而在某些实际工程应用中，对收敛速度有较高的要求，比如多弹头协同攻击、拦截等，所以研究有限时间收敛算法具有重要的理论意义和实际的工程意义。因此，本书运用齐次度的相关理论，设计了分布式一致性算法，并基于Matrosov定理和有限时间稳定性理论，对闭环系统的稳定性进行了证明。

②研究了含有通信时延、自时延、切换网络及EL方程中含有未知参数情况下的分布式协调控制问题。实际系统中，时延通常难以避免，同时EL系统的动力学方程参数也有可能未知。针对这些情况，本书设计了自适应一致性算法，以解决这些复杂条件下的协调控制问题。对于动态跟踪问题，设计了含有通信时延的分布式协调算法，运用LMI方法、Lyapunov函数理论和自适应控制技术等对算法的稳定性进行了分析。同时，基于切换系统理论，对联合连通切换网络条件下的动态跟踪问题也进行了研究。

③研究了切换网络环境中多EL系统的一致性问题。将切换网络分为连通切换网络和联合连通网络两种类型，分别针对这两种网络类型，对分布式控制器的设计与稳定性分析问题进行了研究。不仅考虑了无领航者时的一致性问题，而且对联合连通网络中动态跟踪问题进行了研究。此外，本书还考虑了一种更为复杂的情形，即多EL系统中同时含有参数已知和未知个体，对其在联合连通网络中的一致性问题进行了研究。

④研究了切换时延网络下含有未知参数的EL系统协调控制问题。切换时延网络综合考虑通信时延和网络切换，所以用切换时延网络刻画EL系统的通信网络具有更强的工程实际意义。因此，针对该问题的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。并且，本书研究的时延为一般意义上的时变时延，切换网络为更常见的联合连通切换网络。目前，对于线性一阶或二阶积分器系统，综合考虑这些因素的研究尚不多见，而对于非线性的EL系统的研究成果则更少。为此，本书利用共同Lyapunov函数方法，基于时滞理论，设计了一种新的分布式一致性算法，解决了复杂网络环境下的EL系统一致性问题。

⑤研究了分布式航天器的姿态协同问题。首先建立航天器姿态动力学方程，并将其转化为标准的EL方程。然后，基于前述研究结果，通过仿真实验验证了文中所设计算法的正确性，同时，基于数值仿真实验对复杂网络特性如何影响航天器姿态有限时间一致性的问题进行了初步研究。