近年来,随着传感器技术、通信技术、控制理论、计算机技术和多智能体技术的不断发展和成熟,由多学科交叉而形成的协调控制成为了当今控制领域研究的热点。由多个个体组成的编队具有单个个体所无法比拟的优势,在军事国防、交通运输、卫星侦测等领域具有极大的潜在价值,受到各国的普遍重视,并已经在一些领域得到了一定的应用。 当前协调控制的研究热点主要集中在编队的体系结构、任务分配、通信、协作定位、运动协调、系统重构和稳定性分析等方面。但是当个体遇到扰动时,将会破坏编队的队形,导致编队的整体性能变坏,这向我们提出了该如何提高编队的鲁棒性和快速响应的问题。而二自由度控制结构由于可以对系统输入和输出分别设计控制器,来获得对给定信号的跟踪和对扰动信号的抑制,因而可以应用于协调控制中,能改善编队的性能,提高编队的鲁棒性和跟踪效率。 我们针对当前常见的“领队-跟随者”编队模式,以改善系统性能为目的,应用二自由度控制器设计方法对“领队”和“跟随者”分别设计控制器,并应用H2和H∞理论来分析系统的性能,从而得到使系统性能达到最优的控制器。我们将参考输出与实际输出的差值的能量值称作系统的性能指标函数,并用该函数来表征系统的性能。当设计控制器使性能指标函数的上界最小时,就可以认为此时系统的性能达到最优。我们还给出了具体数学模型的设计过程及仿真,仿真结果表明,应用二自由度控制器设计理论能改善编队的鲁棒性和渐近跟踪性。 我们还利用二自由度控制器设计方法对串型和并型两种编队模式的系统进行设计。通过仿真显示,并型模式比串型模式在进行协调控制时,具有更加优异的控制性能。 最后,我们将讨论对于网络控制系统,数据传输率对系统稳定性的影响。