1.一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，包括第1子控制器和第2子控制器，所述第1、第2子控制器的输入端均与有向图 的输出端相连，输出端均与跟随者的输入端连接，所述跟随者为网络化系统中除领导者外的、含有未知动态的移动机器人，所述网络化系统由一个领导者与N个跟随者通过单向拓扑图连接构成，其特征在于，所述第1子控制器包括误差ei，1，1运算单元、第一跟踪微分器单元、第一扩张状态观测器单元、第一非线性运算单元、第一比较器单元、第二跟踪微分器单元、第二扩张状态观测器单元、第一预设性能函数及其参数设置单元和第二非线性运算单元；所述误差ei，1，1运算单元的输入端分别为有向图中第j个跟随者的输出yj，1、第j个跟随者的期望队形δj，1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi，1，1、第i个跟随者的期望队形δi，1和领导者的输出yr，1；所述第一跟踪微分器单元的输入端为第j个跟随者的输出yj，1；所述第一扩张状态观测器单元的输入端分别为第一跟踪微分器单元的输出rj，1，1，2、误差ei，1，1运算单元的输出和第i个跟随者的状态xi，1，2；所述第一非线性运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，1、第j个跟随者的期望队形δj，1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第一跟踪微分器单元的输出rj，1，1，2、误差ei，1，1运算单元的输出、第一扩张状态观测器单元的输出φi，1，1，2和第一预设性能函数及其参数设置单元的输出；所述第一比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi，1，2和第一非线性运算单元的输出αi，1，2；所述第二跟踪微分器单元的输入端为第一非线性运算单元的输出αi，1，2；所述第二扩张状态观测器单元的输入端分别为第二跟踪微分器单元的输出ri，1，2，2、第一比较器单元的输出ei，1，2和第二非线性运算单元的输出ui，1；所述第二非线性运算单元的输入端分别为有第一预设性能函数及其参数设置单元的输出、第一比较器单元的输出ei，1，2、第二跟踪微分器单元的输出ri，1，2，2和第二扩张状态观测器单元的输出φi，1，2，2；

所述第2子控制器包括误差ei，2，1运算单元、第三跟踪微分器单元、第三扩张状态观测器单元、第三非线性运算单元、第二比较器单元、第四跟踪微分器单元、第四扩张状态观测器单元、第二预设性能函数及其参数设置单元和第四非线性运算单元；所述误差ei，2，1运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，2、第j个跟随者的期望队形δj，2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi，2，1、第i个跟随者的期望队形δi，2和领导者的输出yr，2；所述第三跟踪微分器单元的输入端为第j个跟随者的输出yj，2；所述第三扩张状态观测器单元的输入端分别为第三跟踪微分器单元的输出rj，2，1，2、误差ei，2，1运算单元的输出和第i个跟随者的状态xi，2，2；所述第三非线性运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，2、第j个跟随者的期望队形δj，2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第三跟踪微分器单元的输出rj，2，1，2、误差ei，2，1运算单元的输出、第三扩张状态观测器单元的输出φi，2，1，2和第二预设性能函数及其参数设置单元的输出；所述第二比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi，2，2和第三非线性运算单元的输出αi，2，2；

所述第四跟踪微分器单元的输入端为第三非线性运算单元的输出αi，2，2；所述第四扩张状态观测器单元的输入端分别为第四跟踪微分器单元的输出ri，2，2，2、第二比较器单元的输出ei，2，2和第四非线性运算单元的输出ui，2；所述第四非线性运算单元的输入端分别为第二预设性能函数及其参数设置单元的输出、第二比较器单元的输出ei，2，2、第四跟踪微分器单元的输出ri，2，2，2和第四扩张状态观测器单元的输出φi，2，2，2。

2.根据权利要求1所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，所述网络化系统中第i个跟随者的控制器结构包括第1子控制器和第2子控制器，所述第1、第2子控制器的输入端均与有向图 的输出端相连，输出端均与第i个跟随者的输入端连接。

3.根据权利要求2所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，i、j为所述跟随者的编号，且1≤i≤N，1≤j≤N。

4.根据权利要求3所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，在所述网络化系统中，领导者与至少一个跟随者之间存在通信连接，N个跟随者之间存在通信连接，跟随者之间的信息通信采用有向图 表示，其中 为节点集合，且为边的集合，且 ni为第i个移动机器人，nj为第j个移动机器人；

表示第j个移动机器人能够直接获得第i个移动机器人的信息。

5.根据权利要求4所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，将跟随者的邻接矩阵记为 那么 该邻接矩阵 的定义如下：其中，aij为第i、j个跟随者的邻接通信；

将有向图 的拉普拉斯矩阵记为 那么 其中，D为有向图 的度矩阵，且D＝diag[d1，…，dN]，di为跟随者的邻接矩阵的行和，且

6.根据权利要求5所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，将节点i的邻接集合定义为 有向图 的拉普拉斯矩阵记为 那么则有向图 的拉普拉斯矩阵 的定义如下：

其中，li，j为有向图 的拉普拉斯矩阵中的元素。

7.根据权利要求6所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，将领导者的邻接矩阵记为 那么 其中ci为领导者的邻接通信，当第i个跟随者能够得到领导者的信号时ci＝1，当第i个跟随者不能得到领导者的信号时ci＝0。

8.根据权利要求7所述一种多移动机器人预设性能编队控制器结构，其特征在于，跟随者中第i个移动机器人的系统模型为：

其中，(xi，yi)为第i个移动机器人的坐标，Mi为第i个移动机器人的质量， 为第i个移动机器人的阻尼系数， 为控制第i个移动机器人瞬态响应的系数， 为第i个移动机器人的控制力；将第i个移动机器人的系统模型转换成状态模型，令xi，1，1＝xi，xi，2，1＝yi， 则转换后第i个移动机器人的状态模型为：其中，(yi，1，yi，2)为转换后第i个移动机器人的坐标，xi，1，1、xi，1，2、xi，2，1、xi，2，2为第i个跟随者的状态，ui，1、ui，2为控制力，且

9.一种多移动机器人预设性能编队控制器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：A、第i个跟随者的时变编队控制器结构包括第1子控制器和第2子控制器，在第i个跟随者的时变编队控制器中，设计第1子控制器；

A1、设计误差ei，1，1运算单元-误差ei，1，1运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，1、第j个跟随者的期望队形δj，1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi，1，1、第i个跟随者的期望队形δi，1和领导者的输出yr，1，根据以下公式计算误差ei，1，1运算单元的输出ei，1，1，

A2、设计第一跟踪微分器单元-第一跟踪微分器单元的输入端为有向图 中第j个跟随者的输出yj，1，根据以下公式计算第一跟踪微分器单元的输出rj，1，1，2，其中，rj，1，1，1为第j个跟随者的输出yj，1经跟踪微分器处理之后的信号，rj，1，1，2为第j个跟随者的输出yj，1的导数的估计，σj，1，1为滤波因子，且σj，1，1∈(0，1)，πj，1，1为速度因子，且πj，1，1＞0；

A3、设计第一扩张状态观测器单元-第一扩张状态观测器单元的输入端分别为第一跟踪微分器单元的输出rj，1，1，2、误差ei，1，1运算单元的输出ei，1，1和第i个跟随者的状态xi，1，2，根据以下公式计算第一扩张状态观测器单元的输出信号φi，1，1，2，其中，Ei，1，1为第一扩张状态观测器的估计误差，φi，1，1，1为一阶状态变量的跟踪信号，φi，1，1，2为二阶状态变量的跟踪信号，ρi，1，1，1、ρi，1，1，2为第一扩张状态观测器单元的增益，di为跟随者的邻接矩阵的行和，且 bi，1，1为待设计的参数，bi，1，1∈(0，∞)，σi，1，1，2为可调参数，σi，1，1，2∈(0，1)；

A4、设计第一预设性能函数及其参数设置单元-第一预设性能函数的表达式为θi，1(t)＝(θi，1，0-θi，1，∞)exp(-kc，i，1t)+θi，1，∞，使得-ii，1，1θi，1(t)＜ei，1，1(t)＜ιi，1，2θi，1(t)，对恒成立，其中，θi，1，0为θi，1(t)的初始值，θi，1，0＞0， 且θi，1，∞＞0，kc，i，1、ιi，1，1、li，1，2为待设参数，且满足-ii，1，1θi，1(0)＜ei，1，1(0)＜ιi，1，2θi，1(0)，kc，i，1＞0，ιi，1，1，ιi，1，2∈(0，1]；

A5、设计第一非线性运算单元-第一非线性运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，1、第j个跟随者的期望队形δj，1、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第一跟踪微分器单元的输出rj，1，1，2、误差ei，1，1运算单元的输出ei，1，1、第一扩张状态观测器单元的输出φi，1，1，2和第一预设性能函数及其参数设置单元的输出，根据下式计算第一非线性运算单元的输出虚拟控制律αi，1，2，

其中， bi，1，1∈(0，∞)，θi，1为第一预设性能函数，θi，1，0、θi，1，∞、ki，1，1、kc，i，1均为待设计的参数，且θi，1，0＞0，θi，1，∞＞0，ki，1，1＞0，kc，i，1＞0；

A6、设计第一比较器单元-第一比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi，1，2和第一非线性运算单元的输出αi，1，2，根据下式计算第一比较器单元的输出误差ei，1，2，ei，1，2＝xi，1，2-αi，1，2；

A7、设计第二跟踪微分器单元-第二跟踪微分器单元的输入端为第一非线性运算单元的输出αi，1，2，根据下式计算第二跟踪微分器单元的输出ri，1，2，2，其中，ri，1，2，1是第一非线性运算单元的输出αi，1，2经跟踪微分器处理之后的信号，ri，1，2，2为第一非线性运算单元输出αi，1，2的导数的估计，σi，1，2，1为滤波因子，σi，1，2，1∈(0，1)，πi，1，2，1为速度因子，πi，1，2，1＞0；

A8、设计第二扩张状态观测器单元-第二扩张状态观测器单元的输入端分别为第二跟踪微分器单元的输出ri，1，2，2、第一比较器单元的输出ei，1，2和第二非线性运算单元的输出ui，1，根据下式计算第二扩张状态观测器单元的输出φi，1，2，2，其中，Ei，1，2为第一扩张状态观测器的估计误差，φi，1，2，1为一阶状态变量的跟踪信号，φi，12，2为二阶状态变量的跟踪信号，ρi，1，2，1、ρi，1，2，2为扩张状态观测器的增益，bi，1，2为待设计的参数，bi，1，2∈(0，∞)，σi，1，2，2为可调参数，σi，1，2，2∈(0，1)；

A9、设计第二非线性运算单元-第二非线性运算单元的输入端分别为第一预设性能函数及其参数设置单元的输出、第一比较器单元的输出ei，1，2、第二跟踪微分器单元的输出ri，1，2，2和第二扩张状态观测器单元的输出φi，1，2，2，根据下式计算第二非线性运算单元的输出控制律ui，1，

其中，ki，1，2、bi，1，1为待设参数，ki，1，2＞0，bi，1，1∈(0，∞)，si，1、γi，1根据以下公式计算获得，其中，θi，1为第一预设性能函数，ιi，1，1、ιi，1，2为待设参数，ιi，1，1，li，1，2∈(0，1]；

B、在第i个跟随者的时变编队控制器中，设计第2子控制器；

B1、设计误差ei，2，1运算单元-误差ei，2，1运算单元的输入端分别为有向图 中第j个跟随者的输出yj，2、第j个跟随者的期望队形δj，2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第i个跟随者的状态xi，2，1、第i个跟随者的期望队形δi，2和领导者的输出yr，2，根据以下公式计算误差ei，2，1运算单元的输出ei，2，1，

其中，yi，2为第i个跟随者的输出；

B2、设计第三跟踪微分器单元-第三跟踪微分器单元的输入端为有向图 中第j个跟随者的输出yj，2，根据以下公式计算第三跟踪微分器单元的输出rj，2，1，2，其中，rj，2，1，1为第j个跟随者的输出yj，2经跟踪微分器处理之后的信号，rj，2，1，2为第j个跟随者的输出yj，2的导数的估计，σj，2，1为滤波因子，σj，2，1∈(0，1)，πj，2，1为速度因子，πj，2，1＞

0；

B3、设计第三扩张状态观测器单元-第三扩张状态观测器单元的输入端分别为第三跟踪微分器单元的输出rj，2，1，2、误差ei，2，1运算单元的输出ei，2，1和第i个跟随者的状态xi，2，2，根据以下公式计算第三扩张状态观测器单元的输出φi，2，1，2，其中，Ei，2，1为第三扩张状态观测器的估计误差，φi，2，1，1为一阶状态变量的跟踪信号，φi，2，1，2为二阶状态变量的跟踪信号，ρi，2，1，1、ρi，2，1，2为第三扩张状态观测器单元的增益，di为跟随者的邻接矩阵的行和，且 bi，2，1为待设计的参数，bi，2，1∈(0，∞)，σi，2，1，2为可调参数，σi，2，1，2∈(0，1)；

B4、设计第二预设性能函数及其参数设置单元-第二预设性能函数的表达式为θi，2(t)＝(θi，2，0-θi，2，∞)exp(-kc，i，2t)+θi，2，∞，使得-ιi，2，1θi，2(t)＜ei，2，1(t)＜li，2，2θi，2(t)，对恒成立，其中，θi，2，0为θi，2(t)的初始值，θi，2，0＞0， 且θi，2，∞＞0，kc，i，2、ιi，2，1、ιi，2，2为待设参数，且满足-ιi，2，1θi，2(0)＜ei，2，1(0)＜ιi，2，2θi，2(0)，kc，i，2＞0，ιi，2，1，ιi，2，2∈(0，1]；

B5、设计第三非线性运算单元-第三非线性运算单元的输入端分别与有向图 中第j个跟随者的输出yj，2、第j个跟随者的期望队形δj，2、跟随者的邻接通信aij、领导者的邻接通信ci、第三跟踪微分器单元的输出rj，2，1，2、误差ei，2，1运算单元的输出ei，2，1、第三扩张状态观测器单元的输出φi，2，1，2和第二预设性能函数及其参数设置单元的输出，根据以下公式计算第三非线性运算段元的输出虚拟控制律αi，2，2，其中， bi，2，1∈(0，∞)，θi，2为第二预设性能函数，θi，2，0、θi，2，∞、ki，2，1、kc，i，2均为待设计的参数，θi，2，0＞0，θi，2，∞＞0，ki，2，1＞0，kc，i，2＞0；

B6、设计第二比较器单元-第二比较器单元的输入端分别为第i个跟随者的状态xi，2，2和第三非线性运算单元的输出αi，2，2，根据以下公式计算第二比较器单元的输出误差ei，2，2，ei，2，2＝xi，2，2-αi，2，2；

B7、设计第四跟踪微分器单元-第四跟踪微分器单元的输入端为第三非线性运算单元的输出αi，2，2，根据以下公式计算第四跟踪微分器单元的输出ri，2，2，2，其中，ri，2，2，1为第三非线性运算单元的输出αi，2，2经跟踪微分器处理之后的信号，ri，2，2，2为第三非线性运算单元输出αi，2，2的导数的估计，σi，2，2，1为滤波因子，σi，2，2，1∈(0，1)，πi，2，2，1为速度因子，πi，2，2，1＞0；

B8、设计第四扩张状态观测器单元-第四扩张状态观测器单元的输入端分别为第四跟踪微分器单元的输出ri，2，2，2、第二比较器单元的输出ei，2，2和第四非线性运算单元的输出ui，2，根据以下公式计算第四扩张状态观测器单元的输出φi，2，2，2，其中，Ei，2，2为第三扩张状态观测器的估计误差，φi，2，2，1为一阶状态变量的跟踪信号，φi，2，2，2为二阶状态变量的跟踪信号，ρi，2，2，1、ρi，2，2，2为第四扩张状态观测器单元的增益，bi，2，2为待设计的参数，bi，2，2∈(0，∞)，σi，2，2，2为可调参数，σi，2，2，2∈(0，1)；

B9、设计第四非线性运算单元-第四非线性运算单元的输入端分别为第二预设性能函数及其参数设置单元的输出、第二比较器单元的输出ei，2，2、第四跟踪微分器单元的输出ri，2，2，2和第四扩张状态观测器单元的输出φi，2，2，2，根据以下公式计算第四非线性运算单元的输出控制律ui，2，

其中，ki，2，2、bi，2，2为待设参数，ki，2，2＞0、bi，2，2∈(0，∞)，si，2、γi，2根据以下公式计算获得，其中，θi，2为第二预设性能函数，ιi，2，1、ιi2，2、ki，2，2、bi，2，1为待设计的参数，ki，2，2＞0，bi，2，1∈(0，∞)，ιi，2，1，ιi，2，2∈(0，1]；

至此，得到第i个跟随者的控制输入ui，1和ui，2。

10.根据权利要求9所述一种多移动机器人预设性能编队控制器的设计方法，其特征在于，N为网络化系统中跟随者的数目，1≤i≤N，1≤j≤N。