Stability analysis of stochastic swarm systems
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资源说明:这篇文章标题为“Stability analysis of stochastic swarm systems”,即“随机群体系统的稳定性分析”。文章发表于2007年,由华中科技大学控制科学与工程系的杨波和方华京撰写。文章主要讨论了随机群体系统的稳定性问题,提出了一种模型,并通过协调控制方案证明了这类系统的稳定性。 文章首先介绍了随机群体系统的研究背景。近年来,学术界对群体系统的关注日益增加,这不仅仅是因为生物群体或粒子群体的数学模型能准确或者比较准确地解释大多数生物群体的群聚合作行为和自组织现象,还因为群体系统具有独特的工程应用背景。早在生物学家观察到生物群体在生物圈中普遍存在的群聚行为和自组织现象时,就发现这种现象存在于从最基础的生物如大肠杆菌,到比较高级的蚂蚁和蜜蜂,再到更高级的鸟类和鱼类,以及其他哺乳动物,甚至是最高等的动物如人类。尽管环境中的随机噪声、信息处理的误差以及不完善的通信系统存在,生物群体仍然能够协调群体内部的个体行为,以完成集体行动。 文章随后介绍了随机群体系统中个体的动态行为。个体的动态依赖于个体之间的相对位置以及随机扰动的影响。即便受到噪声的影响,这种基于位置的控制策略仍然能够和谐地产生稳定的群体聚集行为,并形成自组织的群体模式。 文章提出了一个随机群体系统模型,并通过协调控制方案证明了该系统的稳定性。该个体控制方案是群体中个体间的吸引力和排斥力的结合,确保了群体的凝聚力以及个体间的避碰。文章利用了Lyapunov稳定性理论来分析系统稳定性。 文章还提及了随机微分方程在研究随机群体系统中的应用。随机微分方程可以用来模拟由于环境噪声等随机扰动而导致的群体行为的随机变化。 在研究的领域内,随机群体系统的研究不仅可以帮助我们更好地理解自然界中生物群体的集体行为,而且在工程领域也具有广泛的应用前景。例如,飞行器的群系统、无人车辆的群控、机器人技术中的群体协同作业以及智能交通系统等都是研究随机群体系统应用潜力的领域。 文章强调了文章的创新点在于提出了一种新颖的基于个体的位置控制策略,这种策略能够应对环境中的随机扰动,保持群体的稳定性,并形成有序的群体行为模式。此外,文章还提出了通过Lyapunov稳定性理论分析群体系统稳定性的方法,为后续相关领域的研究提供了理论基础和参考依据。
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