[發(fā)明專利]針對(duì)多智能體系統(tǒng)執(zhí)行器失效故障的滑模容錯(cuò)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810206810.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN108333949B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊蒲;馬犇;許夢(mèng)洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于自適應(yīng)滑模控制的多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法。考慮二階非線性多智能體系統(tǒng)發(fā)生執(zhí)行器部分失效故障，結(jié)合自適應(yīng)控制和滑模控制，提出一種容錯(cuò)控制方法。根據(jù)智能體之間的相對(duì)狀態(tài)信息定義了一致性誤差變量，基于一致性誤差變量設(shè)計(jì)滑模面，給出了漸進(jìn)穩(wěn)定的充分條件，基于自適應(yīng)邊界估計(jì)的方法估計(jì)出故障的上界，從而最終構(gòu)成完整的滑模容錯(cuò)控制器。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種基于一致性誤差變量的滑模面，簡(jiǎn)化了問題的復(fù)雜度；結(jié)合自適應(yīng)控制和滑模控制的優(yōu)點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的容錯(cuò)控制律有良好的容錯(cuò)能力。本發(fā)明用于帶有執(zhí)行器部分失效故障的多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于滑模控制的多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法，屬于多智能體系統(tǒng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

很多具有信號(hào)采集、運(yùn)算和通信能力的智能體，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交互并協(xié)作以完成預(yù)定的任務(wù)，這就構(gòu)成了多智能體系統(tǒng)。其中，多智能體系統(tǒng)的個(gè)體是具有一定自主行為的控制對(duì)象，如地面移動(dòng)機(jī)器人、無人駕駛飛行器、遠(yuǎn)程智聯(lián)傳感器等。在多智能體系統(tǒng)中，所有的智能體相互協(xié)作，共同完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制是通過設(shè)計(jì)分布式控制策略，使智能體之間利用局部的信息交換來實(shí)現(xiàn)一個(gè)共同的目標(biāo)。隨著控制計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多智能體系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣，普遍存在于我們的生活中。

多智能體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的前提是每個(gè)智能體本身能夠正常運(yùn)行，一旦在運(yùn)行中某個(gè)或多個(gè)智能體發(fā)生執(zhí)行器故障，就可能因控制律不能完整地被執(zhí)行而導(dǎo)致整體任務(wù)失敗。由于智能體之間相互連接，單個(gè)智能體的故障很可能影響整個(gè)系統(tǒng)，甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰，無法完成任務(wù)，造成經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷亡。研究多智能系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法，對(duì)于提高復(fù)雜大系統(tǒng)的可靠性和安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

執(zhí)行器部分失效故障是一種常見的故障。近年來，一些學(xué)者研究了具有執(zhí)行器部分失效故障的多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制問題。清華大學(xué)張旭等針對(duì)同時(shí)存在執(zhí)行器部分失效故障和外部擾動(dòng)的多智能體系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了具有自適應(yīng)增益補(bǔ)償?shù)娜蒎e(cuò)控制律，實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)一致性。但是故障模型過于簡(jiǎn)單，僅適用于具有單個(gè)執(zhí)行器的系統(tǒng)。重慶大學(xué)陳剛等針對(duì)存在執(zhí)行器部分失效故障二階多智能體系統(tǒng)，提出了基于故障檢測(cè)的容錯(cuò)分配控制策略，但是未考慮系統(tǒng)固有的非線性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明涉及一種基于滑模控制的多智能體系統(tǒng)的容錯(cuò)控制方法，屬于多智能體系統(tǒng)控制領(lǐng)域。

技術(shù)方案：一種針對(duì)多智能體系統(tǒng)執(zhí)行器部分失效故障的滑模容錯(cuò)控制方法，在多智能體系統(tǒng)存在執(zhí)行器部分失效故障時(shí)，結(jié)合自適應(yīng)技術(shù)，提出一種滑模容錯(cuò)控制方法，使得多智能體系統(tǒng)在發(fā)生執(zhí)行器故障后能夠正常運(yùn)行；根據(jù)智能體之間的相對(duì)狀態(tài)信息定義了一致性誤差變量，據(jù)此設(shè)計(jì)了滑模面，求解出系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)，然后結(jié)合自適應(yīng)邊界估計(jì)設(shè)計(jì)出滑模控制律，最終構(gòu)成容錯(cuò)控制器，包括如下具體步驟：

步驟1)確定領(lǐng)航-跟隨多智能體系統(tǒng)的模型及其參數(shù)，包括如下步驟：

步驟1.1)確定領(lǐng)航者的運(yùn)動(dòng)模型，如式(1)所示：

其中，和分別表示領(lǐng)航者在t時(shí)刻的位置和速度狀態(tài)；為領(lǐng)航者的控制輸入；是連續(xù)的向量值函數(shù)，表示領(lǐng)航者的固有非線性動(dòng)力學(xué)行為；

步驟1.2)確定第i個(gè)跟隨者的運(yùn)動(dòng)模型，如式(2)所示：

其中，表示第i個(gè)跟隨者在t時(shí)刻的位置狀態(tài)；表示第i個(gè)跟隨者在t時(shí)刻的速度狀態(tài)；表示發(fā)生執(zhí)行器故障的第i個(gè)跟隨者的控制輸入；是連續(xù)的向量值函數(shù)，表示第i個(gè)跟隨者的固有非線性動(dòng)力學(xué)行為；對(duì)于式(1)和式(2)中的非線性函數(shù)f(x₀，v₀，t)和f(x_i，v_i，t)，存在非負(fù)的實(shí)數(shù)h₁和h₂滿足式(3)：