[發(fā)明專利]一種預(yù)定時間多智能體系統(tǒng)一致性跟蹤控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910373590.5
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110083179B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 倪駿康
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

1.一種預(yù)定時間多智能體系統(tǒng)一致性跟蹤控制方法，其特征在于所述的多智能體系統(tǒng)由一個領(lǐng)導(dǎo)者和N個跟隨者組成，N個跟隨者組成的相互作用網(wǎng)絡(luò)是無向圖G_s，每個跟隨者和領(lǐng)導(dǎo)之間都有路徑相連，第i個跟隨者的動態(tài)為：

其中，x_1i為位置型狀態(tài)，x_2i為速度型狀態(tài)，u_i是控制輸入；

領(lǐng)導(dǎo)者的動態(tài)為：

其中，x₁₀為位置型狀態(tài)，x₂₀為速度型狀態(tài)，u₀是有界的控制輸入，即存在已知的正常數(shù)λ′，使得|u₀|≤λ′，所有跟隨者無法獲得領(lǐng)導(dǎo)的控制輸入信息，但常數(shù)λ′對所有跟隨者都是已知的；

所述的一致性跟蹤控制方案包括如下步驟：

步驟1：為每一個跟隨者設(shè)計分布式觀測器：

式中ξ_i和η_i是第i個跟隨者分布式觀測器狀態(tài)，α，β，λ是觀測器增益，p和q是滿足p＜q的正奇數(shù)，sig(·)^α＝|·|^αsign(·)；

步驟2：根據(jù)所要求的觀測時間2T_b，確定分布式觀測器的增益：

式中λ_min(H)為矩陣H的最小特征值，H＝L_s+B，L_s為圖G_s的Laplacian矩陣，B＝diag{a₁₀,...,a_N0}，a_i0＞0表示跟隨者與領(lǐng)導(dǎo)有通信連接相連，否則a_i0＝0；使得觀測器狀態(tài)能夠在預(yù)定時間2T_b內(nèi)收斂到跟蹤誤差的狀態(tài)；

步驟3：定義第i個跟隨智能體跟蹤誤差e_1i＝x_1i-x₁₀，e_2i＝x_2i-x₂₀；在觀測器獲得領(lǐng)導(dǎo)的狀態(tài)信息后，為使得第i個跟隨智能體能在預(yù)先指定的時間T_c+T_d內(nèi)跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)的軌跡，為第i個跟隨智能體設(shè)計非奇異終端滑模一致性控制協(xié)議：

式中m，n為正常數(shù)，T_c為預(yù)先指定的穩(wěn)定時間，滑模面s_i定義為：

式中k₁，k₂為正實數(shù)，T_d為預(yù)先指定的穩(wěn)定時間，ε為小的正常數(shù)；

步驟4：為使得滑模面及其導(dǎo)數(shù)連續(xù)，控制參數(shù)k₁，k₂選擇為k₁＝1+m，k₂＝-m；為消除控制奇異性，控制參數(shù)m，n需要滿足0＜m＜1/2，0＜n＜1/2；

步驟5：將控制器(5)和分布式觀測器(3)部署到第i個跟隨者中，使得所有跟隨者的狀態(tài)能夠在預(yù)先指定的時間2T_b+T_c+T_d內(nèi)跟蹤上領(lǐng)導(dǎo)的軌跡，即對于任意時刻t≥2T_b+T_c+T_d，均有x_1i(t)＝x₁₀(t)，x_2i(t)＝x₂₀(t)成立。