[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

本發明公開了一種基于指定性能的多智能體一致性控制方法，所述控制方法包括：將多個智能體作為通信節點建立通信拓撲；根據通信拓撲獲取鄰居節點和自身狀態信息；所述狀態信息包括位置和速度；根據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。本發明可以使系統在控制過程中獲得期望的暫態性能和穩態誤差，具有快速性和高精度等優點；此外，本發明還能降低智能體之間的通訊成本，具有更廣泛的適用范圍和應用價值。

技術領域

本發明涉及無人系統控制領域，更具體地說，涉及一種基于指定性能的多智能體一致性事件觸發自適應控制。

背景技術

隨著工業和軍事應用的發展，愈來愈多的工作需要多個智能體協同完成，因此多智能體的分布式協同控制技術得到了快速發展。多智能體的分布式協同控制只需接收智能體之間的局部信息，從而大大降低了通訊成本和能耗，且具有更好的靈活性和魯棒性，因此被廣泛應用于機器人團隊、無人機編隊和傳感器網絡等領域。分布式協同控制主要包括一致性問題，集群問題，編隊問題等。其中一致性跟蹤問題作為協同控制的一項基本問題，也是近年來的研究熱點。

在多智能體一致性跟蹤的實際應用中，每個智能體的微處理器一般只有有限的計算能力和數字帶寬。因此，在一致性跟蹤控制中加入能進一步降低通訊成本，減小計算壓力的事件觸發機制具有更為重要的研究價值。事件觸發控制是一種非周期性的控制方式，只有當系統中指定的某一性能指標達到一定閾值時控制器才會更新控制信號。在事件觸發控制中，避免奇諾現象的發生是一個重要的問題，即確保觸發事件不會在有限時間內被無數次觸發。研究表明，當外部擾動或測量噪聲不存在時，事件觸發機制不發生奇諾現象，反之，則有可能發生奇諾現象。

此外，實際工程應用中不僅要求系統能夠穩定運行，還通常會對收斂速率，最大超調量以及穩態誤差等性能指標提出一定的要求。因此，在控制器設計中加入指定性能具有重大的應用價值。

綜上所述，雖然現有的多智能體事件觸發控制能夠進一步降低智能體之間的通信成本，降低能耗，但是還缺乏使收斂速率、最大超調量和穩態誤差等性能指標達到期望值的能力。因此，具有指定性能的多智能體事件觸發控制技術是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

針對一類多智能體一致性控制問題，為克服現有技術的不足，本發明提出了一種基于指定性能的事件觸發自適應控制方法，進一步降低智能體之間的通信成本，并且能夠提高控制過程的快速性和精確性，優化系統性能，獲得期望的暫態性能和穩態誤差。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于指定性能的多智能體一致性控制方法，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。

進一步地，所述多智能體是無人車、無人機或機器人。

可選的，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。