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综述回顾 | 分布式内模方法及其应用的综述

已有 320 次阅读 2026-3-12 10:11 |个人分类:文章推荐|系统分类:博客资讯

An overview on the distributed internal model approach and its applications (分布式内模方法及其应用的综述)

作为经典输出调节问题从单一系统到多智能体系统的推广，协同输出调节问题因其在多航天器系统的姿态同步、欧拉-拉格朗日系统的一致性、并网微电网的功率分配以及机器人集群编队等问题上的广泛应用而日益受到关注。众所周知，经典的输出调节问题可分别由前馈控制方法和内模原理方法求解。将这两种方法推广至多智能体系统则分别形成以分布式观测器方法和分布式内模方法为核心的技术框架。经十几年努力，多智能体系统协同输出调节问题的研发已取得令人瞩目的进展。本文将着重从分布式内模方法角度对多智能体系统协同输出调节问题的进展予以综述。

标题：An overview on the distributed internal model approach and its applications

作者：Youfeng Su1, He Cai2, Jie Huang3

机构：1 福州大学；2 华南理工大学；3 香港中文大学

引用：Su, Y., Cai, H. & Huang, J. An overview on the distributed internal model approach and its applications. Control Theory Technol. 22, 345–359 (2024). https://doi.org/10.1007/s11768-023-00191-6

全文链接：‍https://rdcu.be/ek5NG

摘要

协同输出调节问题可通过两种方法求解，分别是分布式观测器方法和分布式内模方法。这两种方法各有其优点和缺点。最近，作者在另文综述了基于分布式观测器方法的协同输出调节问题。本文将进一步综述基于分布式内模方法的协同输出调节问题。本文首先概述两种不同版本的内模的构造和作用：分布式p重内模和分布式标准内模；其次给出一个结合了分布式观测器方法和分布式内模方法的集成框架；最后扼要介绍分布式内模方法的扩展及其应用。

引言输出调节问题又称渐近跟踪与抗干扰问题，其中参考输入和干扰均假设由一个称为外部系统的自治系统产生。输出调节问题可以通过两种方法来处理：前馈控制方法和内模原理方法。内模控制是众所周知的积分控制的一种扩展。相较于前馈控制方法，内模原理方法具有能够处理参数不确定性的优点。Davision和Francis等人于1970年代指出内模必须包含外部系统的p重复制，其中p是跟踪误差的维度，因此这种经典形式的内模可以更准确地称为p重内模。将上述两种方法推广至多智能体系统则分别产生所谓的分布式观测器方法和分布式内模方法。类似于经典的输出调节问题，分布式内模方法能够处理参数不确定性，而分布式观测器方法本身无法处理参数不确定性。然而，相较于分布式内模方法，分布式观测器方法具有可以处理在每个时刻都可能断开的切换时变通信网络的优点。

最近，作者在[20]中综述了基于分布式观测器方法的协同输出调节问题。作为[20]的补充，本文将进一步综述基于分布式内模方法的协同输出调节问题。20世纪90年代初，p重内模得以进一步发展以处理非线性鲁棒输出调节问题。然而，由于p重内模假设外部系统是一个已知的线性系统且参数不确定性足够小，因此它无法处理具有大范围参数扰动的非线性系统的全局鲁棒输出调节问题。在20世纪90年代末，p重内模得到进一步发展并产生了所谓的标准内模。始于2010年左右，在求解线性多智能体系统和非线性多智能体系统中的各种协同鲁棒输出调节问题的过程中，这两种形式的内模都被扩展到多智能体系统，形成了所谓的分布式p重内模和分布式标准内模。另一方面，p重内模也被应用于解决输出同步问题和无领导者输出一致性问题。为了发挥分布式观测器方法和分布式内模方法各自的优势，还可进一步将这两种方法结合起来，得到所谓的集成方法，该方法可解决切换时变通信网络下多智能体系统的协同鲁棒输出调节问题。

[20] Su, Y., Cai, H., & Huang, J. (2022). The cooperative output regulation by the distributed observer approach. International Journal of Network Dynamics and Intelligence. https://doi.org/10.53941/ijndi0101003.03

结论

本文对基于分布式内模方法的协同鲁棒输出调节问题予以综述。首先总结两种不同形式的分布式内模的结构和作用，即分布式p重内模和分布式标准内模。随后，描述将分布式观测器方法和分布式内模方法相结合的集成框架。最后，扼要介绍基于分布式内模方法的协同输出调节问题的扩展和应用。

作者简介

Youfeng Su (苏友峰)，福州大学计算机与大数据学院教授。2005年与2008年分别获华东师范大学理学学士学位与理学硕士学位，2012年获香港中文大学哲学博士学位。2012年5月至2013年6月，他在香港中文大学担任博士后研究员。2013年至今，一直在福州大学工作。他的研究兴趣包括协作控制、多智能体系统、输出调节、切换与混杂系统。

He Cai (蔡鹤)，2010年获中国科学技术大学理学学士学位，2014年获香港中文大学哲学博士学位。2014年至2017年，他在新加坡南洋理工大学担任博士后研究员。自2017年以来，他在华南理工大学任职教授。他的研究方向包括多智能体系统的协同控制及其在智能机器人和智能电网中的应用。

Jie Huang (黄捷)是香港中文大学机械与自动化工程学系的Choh-Ming Li研究教授。其研究方向为非线性控制理论及其应用，多智能体系统、博弈论以及飞行制导和控制。他是IEEE Life Fellow，IFAC/CAA/HKIE Fellow。

期刊简介

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Control Theory and Technology (CTT), 中文名《控制理论与技术》, 创刊于2003年，原刊名为Journal of Control Theory and Applications，2014年刊名更改为Control Theory and Technology。由华南理工大学与中国科学院数学与系统科学研究院联合主办，主要报道系统控制科学中具有新观念、新思想的理论研究成果及其在各个领域中的应用。目前被 ESCI (JIF 1.5)、EI、Scopus (CiteScore 3.2)、CSCD、INSPEC、ACM 等众多数据库收录, 并于2013–2018年获得两期中国科技期刊国际影响力提升计划项目资助。2017–2021年连续获得“中国最具国际影响力学术期刊”和“中国国际影响力优秀学术期刊”称号，获得广东省高水平科技期刊建设项目I期(2021-2024年)和II期，2022-2025年进入中国科协自动化学科领域高质量科技期刊目录。

官网：https://link.springer.com/journal/11768 (即http://www.springer.com/11768)

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