[發明專利]基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202010481981.1
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111781826B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 姜玉蓮;劉坤;劉克平;王申全
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉程程

本發明公開了一種基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法，該方法針對包含一個領航智能體和多個跟隨智能體的異構多智能體系統分布式協調跟蹤問題，構建輸出調節方程求解異構多智能體系統的控制器參數，提供迭代算法計算靜態輸出反饋控制增益，進而利用多智能體鄰近交互規則和輸出反饋技術設計分布式輸出反饋跟蹤控制器，使跟隨智能體的輸出能夠有效跟蹤領航智能體的輸出變化軌跡，保證整個系統的穩定運行。本發明提出的基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法，控制結構簡單，不僅解決了狀態反饋物理不可實現問題，實現了系統協調跟蹤目標，而且設計了輸出反饋控制增益，提高了控制器設計的自由度，具有實用性。

技術領域

本發明屬于多智能體系統一致性與協調控制技術領域，涉及基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法。

背景技術

多智能體系統是分布式人工智能的一個重要分支，是二十世紀末至二十一世紀初人工智能的前沿學科。多智能體系統的分布式跟蹤控制技術因其具有低成本和高性能的優點而在移動機器人分布式優化，地面車輛或空中飛行器編隊控制等工程領域中得到了廣泛應用。然而,多智能體系統在許多實際應用過程中，各智能體的結構或功能不盡相同，比如，在有人或無人作戰飛行器和地面車輛聯合作戰任務中，異構飛行器和地面車輛可以有不同的有效載荷攜帶能力，任務配置能力(高度，范圍，持續時間)及不同的指揮、控制和數據采集功能。

由于硬件成本及對象模型本身限制，各個智能體的狀態難以測量甚至不可測，狀態反饋往往存在物理不可實現問題。因此，研究異構多智能體系統輸出反饋跟蹤控制方法，可有效利用能夠測量的輸出信息作為反饋信息來設計輸出反饋控制器，而無需受到狀態不可測的約束。現有技術文獻：“Ma Q,Miao G.Output consensus for heterogeneousmulti-agent systems with linear dynamics[J].Applied Mathematics andComputation,2015,271:548-555.”利用動態輸出反饋技術，研究了異構多智能體系統的輸出跟蹤控制，同時解決了狀態反饋不可實現的問題，但其所設計的控制器結構較為復雜，不利于物理實現，影響控制可靠性，且成本較高。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明公開了一種基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法，本發明針對包含具有不同動態的跟隨智能體和領航智能體的異構多智能體系統，在有向通信網絡拓撲結構下，實現系統協調跟蹤目標，同時解決狀態反饋的物理不可實現問題，本發明簡化了控制器結構，易于物理實現、降低成本并提高控制可靠性。結合說明書附圖，本發明的技術方案如下：

一種基于迭代算法的異構多智能體輸出反饋跟蹤控制方法，所述控制方法具體如下：

S1：建立異構多智能體系統的信息交互模型；

S2：利用迭代算法求解輸出反饋增益矩陣；

S3：確定系統耦合增益；

S4：設計分布式輸出反饋跟蹤控制器；

S5：搭建仿真模塊，實現系統分布式協調跟蹤目標。

所述步驟S1中，異構多智能體系統是由一個領航智能體和N個跟隨智能體組成的異構多智能體系統，其中：

第i個跟隨智能體的動力學模型是：

其中，y_i∈R^q,分別依次表示第i個跟隨智能體的n_i維狀態向量、q維輸出向量和m_i維控制輸入向量；

是已知實常矩陣；

所述領航智能體的動力學模型是：