[發明專利]一種具有通信容錯功能的保性能編隊控制方法

有效

• 申請號: 201810457815.0
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108519741B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 席建祥;鄭堂;楊小岡;姚志成;范志良;王和;王成;楊杰;王樂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種具有通信容錯功能的保性能編隊控制方法，包括：Step1：系統參數設定，設定系統矩陣A和B的值以及性能函數增益矩陣Q的值；Step2：編隊向量設定；Step3：編隊可行性判斷，求解一個滿足的矩陣K_h，如果存在滿足條件的K_h，繼續Step4，如果不存在，那么系統(1)在協議(2)作用下不能實現h(t)所確定的編隊，返回Step1重新進行系統參數設定和編隊向量設定；Step4：求解正定矩陣P，對于給定的Q，求解一個同時滿足不等式P(A+BK_h)+(A+BK_h)^TP≤0和?λ_minPBB^TP+λ_maxQ＜0的P；Step5：將P帶入K_u＝B^TP，求解增益矩陣K_u；Step6：保性能值求解，根據的表達式求解保性能值，編隊控制協議相關參數設計完畢；Step7：保性能編隊效果驗證，將求得的K_h，K_u代入系統中，驗證編隊效果及保性能效果。

技術領域

本發明屬于多智能體系統優化編隊控制領域，具體涉及一種具有通信容錯功能的保性能編隊控制方法。

背景技術

在多智能體執行編隊任務時，各智能體之間的通信是完成編隊任務的關鍵因素。由于智能體自身的故障或任務環境中的干擾，編隊可能會出現通信故障，這種情況下，作用拓撲的結構會發生變化，即作用拓撲結構可能是切換的。目前關于切換拓撲條件下的編隊算法研究中，僅考慮了一般的切換拓撲，即切換拓撲集中各個作用拓撲均是連通的，實際上這一條件是很苛刻的，即在通信故障條件下，很難保證切換拓撲集中各個作用拓撲的連通性。針對這一問題，研究了一種只需要聯合連通條件的編隊算法，即只需要某一時間段內作用拓撲的并集是連通的而不需要每一個單獨的作用拓撲連通。這一條件相比于一般的切換拓撲條件寬松很多，也更具有實際意義，事實上，一般切換拓撲只是聯合連通切換拓撲的一個特例。

目前在有關通信故障條件下編隊控制的研究中，只考慮了一般的切換拓撲，而針對一般切換拓撲的編隊控制算法在聯合連通條件下將不再有效，事實上一般切換拓撲只是聯合連通切換拓撲的一個特例。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有通信容錯功能的保性能編隊控制方法，在解決通信故障條件下編隊控制問題的同時，還考慮了編隊控制過程中的控制性能問題。目前尚未見到關于聯合連通條件下保性能編隊控制方面的算法。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種具有通信容錯功能的保性能編隊控制方法，該方法基于的多智能體系統包含N個同構智能體，每個智能體動力學模型描述如下：

其中x_i(t)和u_i(t)分別是第i個智能體的狀態量和控制輸入，A和B為系統矩陣；該方法基于的保性能編隊控制協議描述如下：

其中h_i(t)為對應于第i個智能體的編隊向量，K_h為編隊向量增益矩陣，w_σ(t),ik為t時刻對應的作用拓撲中智能體k到智能體i的作用權重，N_i為智能體i的鄰居集，J_r為性能優化函數，Q為性能函數增益矩陣，K_u為控制輸入增益矩陣；

該方法包括以下步驟：

Step1：系統參數設定，設定系統矩陣A和B的值以及性能函數增益矩陣Q的值；

Step2：編隊向量設定，設定一個需要實現的編隊向量h(t)；