[發(fā)明專(zhuān)利]線性微分包含多智能體系統(tǒng)的分布式平均跟蹤的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610121161.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105634828B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳飛;劉慧;項(xiàng)林英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/24
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/24;G06F17/50
• 代理公司: 廈門(mén)南強(qiáng)之路專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

線性微分包含多智能體系統(tǒng)的分布式平均跟蹤的控制方法，涉及多智能體系統(tǒng)。構(gòu)造多智能體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，得到圖的鄰接矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣和拉普拉斯矩陣；設(shè)置每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)，以及初始參考信號(hào)；構(gòu)造線性微分包含的系統(tǒng)，設(shè)置系統(tǒng)矩陣，獲得系統(tǒng)參數(shù)；設(shè)置通信方式，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能與鄰居節(jié)點(diǎn)通信，運(yùn)行分布式平均跟蹤算法，調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；根據(jù)反饋信息及系統(tǒng)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)控制律，調(diào)整節(jié)點(diǎn)狀態(tài)達(dá)到一致性且跟蹤參考信號(hào)的平均值。對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的要求小，僅需要網(wǎng)絡(luò)是連通的就可實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)狀態(tài)趨于一致且跟蹤參考信號(hào)的平均值。在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只用到了鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，計(jì)算量小，提高算法的運(yùn)算效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多智能體系統(tǒng)，尤其是涉及一種線性微分包含多智能體系統(tǒng)的分布式平均跟蹤的控制方法。

背景技術(shù)

多智能體系統(tǒng)是由多個(gè)相互耦合的智能體系統(tǒng)組成的集合，每個(gè)智能體系統(tǒng)有一定的自主性，并能通過(guò)感知周?chē)沫h(huán)境，與其他智能體進(jìn)行通訊。隨著近年來(lái)的發(fā)展，多智能體系統(tǒng)的分布式協(xié)作控制已經(jīng)成為了控制領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。分布式控制相對(duì)集中式控制而言，具有代價(jià)小、可靠性高、靈活性高、可擴(kuò)展性高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的工程背景及應(yīng)用前景。分布式趨同是多智能系統(tǒng)研究的一個(gè)中心問(wèn)題，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)分布式控制器以使得所有智能體的狀態(tài)最后達(dá)到一致。多智能體分布式平均跟蹤問(wèn)題有時(shí)候被看作是一致性問(wèn)題和協(xié)調(diào)跟蹤問(wèn)題的泛化，其核心是設(shè)計(jì)一種算法，使智能體獨(dú)立地執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)又可以通過(guò)通訊交換信息，相互協(xié)調(diào)，最后使得所有智能體的狀態(tài)跟蹤上多個(gè)參考信號(hào)的平均值。利用分布式平均跟蹤能夠估計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的參數(shù)，這在多核微處理器以及編隊(duì)區(qū)域控制中有顯著的應(yīng)用效果。

目前，在多智能體系統(tǒng)方面，大量的研究主要集中于線性系統(tǒng)，而對(duì)非線性系統(tǒng)的研究較少。然而實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)上均為非線性系統(tǒng)。為了解決非線性系統(tǒng)的問(wèn)題，一種稱為全局線性化的方法被提出，即用時(shí)變線性系統(tǒng)代替非線性系統(tǒng)。線性微分包含是對(duì)一個(gè)不確定的時(shí)變線性系統(tǒng)的解釋?zhuān)梢杂脕?lái)描述各種各樣的非線性系統(tǒng)。引入線性微分包含的系統(tǒng)就是為了建立非線性時(shí)變系統(tǒng)的各種性質(zhì)，為解決非線性時(shí)變問(wèn)題提供技術(shù)支持。處理線性微分包含的分布式平均跟蹤問(wèn)題的難點(diǎn)在于：

第一：跟蹤的目標(biāo)值是所有多個(gè)時(shí)變參考信號(hào)的平均值，其對(duì)于每一個(gè)智能體都是未知的；

第二：線性微分包含的系統(tǒng)是一組線性系統(tǒng)的凸組合，是一個(gè)時(shí)變不確定的系統(tǒng)；

第三：為了保證算法的分布式特性，智能體的控制輸入僅可以利用局部信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于實(shí)現(xiàn)時(shí)變不確定系統(tǒng)的平均跟蹤控制的一種線性微分包含多智能體系統(tǒng)的分布式平均跟蹤的控制方法。

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1：構(gòu)造多智能體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D，得到圖的鄰接矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣和拉普拉斯矩陣；

步驟2：設(shè)置每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)，以及初始參考信號(hào)；

步驟3：構(gòu)造線性微分包含的系統(tǒng)，設(shè)置系統(tǒng)矩陣，獲得系統(tǒng)參數(shù)；

步驟4：設(shè)置通信方式，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能與鄰居節(jié)點(diǎn)通信，運(yùn)行分布式平均跟蹤算法，調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)；

步驟5：根據(jù)反饋信息及系統(tǒng)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)控制律，調(diào)整節(jié)點(diǎn)狀態(tài)達(dá)到一致性且跟蹤參考信號(hào)的平均值。

在步驟1中，所述構(gòu)造多智能體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D是無(wú)向連通圖，節(jié)點(diǎn)數(shù)量為N，邊數(shù)量為M；

圖的鄰接矩陣A、關(guān)聯(lián)矩陣E和拉普拉斯矩陣L由以下公式表示：

L＝EE^T∈R^N×N