[發明專利]一種基于指定性能的多智能體一致性控制方法

有效

• 申請號: 201910275972.4
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110109351B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 魯仁全;楊彬;周琪;曹亮;李曉孟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 鄭華麗

1.一種基于指定性能的多智能體一致性控制方法，其特征在于，包括：

將多個智能體作為通信節點建立通信拓撲，其中一個智能體為領導者，其他智能體為跟隨者；

各跟隨者根據通信拓撲相互通訊，從而獲取鄰居節點狀態信息；所述狀態信息包括位置和速度；

各跟隨者根據自身及鄰居節點狀態信息計算對領導者的跟蹤誤差，通過設計性能函數對跟蹤誤差進行指定性能變換，得到變換后的誤差模型；

根據變換后的誤差模型，利用反步法和動態面技術設計跟隨者的事件觸發自適應控制器，并設計事件觸發機制，實現基于指定性能的多智能體一致性控制；

所述建立通訊拓撲包括：

根據通信協議確定有向拓撲圖；

根據所述有向拓撲圖確定鄰接矩陣，入度矩陣和拉普拉斯矩陣；

所述的根據通信協議確定有向拓撲圖；根據所述有向拓撲圖確定鄰接矩陣，入度矩陣和拉普拉斯矩陣，包括：

有向拓撲圖記為ζ＝(V,E,A)，其中V＝(1,2,…,N)是節點數，N表示智能體的個數，為節點的邊，A＝[a_i,j]∈R^N×N為鄰接矩陣，a_i,j表示通信關系；節點j到i的邊記為(V_j,V_i)∈E，表示智能體i能夠接收到智能體j的信息；智能體i的鄰居節點的集合記為N_i；

定義節點i的入度為對角矩陣D＝diag(d₁,d₂,…,d_N)為入度矩陣，有向拓撲圖ζ的拉普拉斯矩陣為L＝D-A；

所述跟蹤誤差和指定性能函數分別為：

跟蹤誤差定義為：y_i表示第i個跟隨者的系統輸出信號，y_d表示領導者的系統輸出信號；0表示領導者，當節點i能夠接收領導者0的信號時，a_i,0＝1，否則，a_i,0＝0；

指定性能函數用以下不等式進行描述：

δ_min和δ_max是可調節的參數，性能函數μ有界且單調遞減；所述性能函數設計如下：

μ＝(μ₀-μ_∞)e^-vt+μ_∞

式中t為時間，μ₀＞μ_∞,v都是正實數，μ₀,μ_∞為t＝0,t＝∞時μ的取值；

所述的進行指定性能變換，得到變換后的誤差模型，包括：

進行如下等效變換：

其中為變換誤差，式中：

則其導數為：

式中

則變換后的誤差模型為：

2.如權利要求1所述的基于指定性能的多智能體一致性控制方法，其特征在于，所述多智能體是無人車、無人機或機器人。

3.如權利要求1所述的基于指定性能的多智能體一致性控制方法，其特征在于，所述事件觸發自適應控制器設計為如下形式：

式中α_i，n為虛擬控制信號，S_i，n為反步法和動態面技術中定義的虛擬誤差面，ε_i，σ_i以及都是正的設計參數；是所有未知參數的估計，τ_i，n為調節函數，為自適應律。

4.如權利要求1所述的基于指定性能的多智能體一致性控制方法，其特征在于，所述設計事件觸發機制包括：

根據應用需求確定事件觸發的固定閾值條件；

判斷控制信號測量誤差是否達到固定閾值條件，若是，則更新控制信號，否則，控制信號保持不變。

5.如權利要求3所述的基于指定性能的多智能體一致性控制方法，其特征在于，所述事件觸發機制設計為如下形式：

t_k+1＝inf{t∈R||e_i(t)|≥m_i}，t₁＝0

其中e_i(t)＝w_i(t)-u_i(t)表示控制信號測量誤差，inf{}為下確界，m_i為固定閾值，且t_k為事件觸發時刻，w_i(t)表示控制信號，u_i(t)和w_i(t_k)為事件觸發時刻更新的控制信號。