[發明專利]帶有時滯異構多智能體系統的分組一致性控制方法

有效

• 申請號: 201910652572.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110442022B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 吳淮;安寶冉;鄧金華;高航;任強;余冰;李立;羅君;孫黎
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院計算機應用研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 綿陽遠卓弘睿知識產權代理事務所(普通合伙) 51371
• 代理人: 蔣海燕

本發明公開了一種帶有任意有界時滯的異構多智能體系統的分組一致性控制方法，構建一階系統和二階系統的數學模型，確定多智能體系統拓撲結構，利用圖論知識描述其拓撲關系；設計帶有時滯的異構多智能體系統的控制協議；利用矩陣論和非負矩陣的性質分析系統的一致性問題，得出系統收斂條件；確定符合系統收斂條件的控制協議縮放參數，代入系統控制協議，實現系統的分組一致性控制。本發明提供一種帶有任意有界時滯的異構多智能體系統的分組一致性控制方法，其通過分布式控制的方法解決全局控制問題，不需要系統的全局信息，同時僅要求系統拓撲圖聯合連通，而不需要其子圖都是連通圖，提高了系統的魯棒性，適用于帶有任意有界時滯的異構多智能體系統分組一致性控制。

技術領域

本發明屬于智能控制領域。更具體地說，本發明涉及一種帶有時滯異構多智能體系統的分組一致性控制方法。

背景技術

多智能體系統的分布式協調控制由于其在編隊控制、集群控制和蜂擁控制等方面的廣泛應用而得到了廣泛的關注。集中式控制對比于分布式控制，要求每個節點都能有一個與中央控制器有著優良連接的網絡通信，但是實際應用中由于通信延遲等因素的影響，集中式控制往往難以良好地實現預定的控制效果，并且由于可能存在的單點故障，集中式控制所發生故障的概率比分布式控制較高。分布式控制減少了集中式控制中中央控制器和各節點的通信時滯的影響，使系統能夠適應動態變化的運行環境，減少了對全局通信的依賴，提高了系統的容錯率和魯棒性。

一致性問題作為最基本的分布式協調控制問題之一，是控制系統理論和圖論的交叉領域，它是涉及一系列智能體通過信息交互與共享來達到共同目標的過程。一致性指的是智能體系統的各個狀態隨著時間的推移最終在某一時刻都趨近于同一個值，這種狀態可以是衛星的運動姿態、魚群或鳥群的行動方向、數據融合或者分布式傳感器的濾波值。

目前，一致性問題的研究，主要成果集中在一階系統、二階系統、高階系統和異構系統的協同一致性控制。隨著系統復雜程度以及規模的不斷增加，根據環境、任務等實際需要，要求多個智能體分布協調完成多個不同任務時，多智能體系統中則會存在許多不同的一致狀態，而針對異構多智能體系統的分組一致性控制方法研究較少，例如專利名稱為非線性多智能體系統的最優一致性控制方法，其雖然也是研究異構多智能體，但其研究的也只是普通的一致性控制。

同時，現有技術中關于異構多智能體分組的一致性問題，主要研究集中在固定拓撲無時滯系統的分組一致性控制，然而在實際應用中，由于通信帶寬的限制和環境因素的干擾，各智能體之間的信息交互往往存在延遲，各智能體之間網絡拓撲結構也會不斷變化。因此，對于帶有時滯的異構多智能體系統的分組一致性仍是值得研究的重要方向。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種帶有時滯異構多智能體系統的分組一致性控制方法產品，其是對分組一致性控制，且主要針對了系統帶有通信時滯的情況，更符合實際通信環境。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種帶有時滯異構多智能體系統的分組一致性控制方法，包括：

步驟一，通過建立異構多智能體系統的拓撲結構，進而確定與之相配合的系統控制協議；

步驟二，確定控制協議的縮放參數，實現系統的分組一致性控制。

優選的是，其中，所述步驟一被配置為包括：

S11，構建一階系統和二階系統的控制模型，確定多智能體系統拓撲結構，利用圖論知識描述其拓撲關系；

S12，設計帶有時滯的異構多智能體系統的控制協議。

優選的是，其中，所述步驟二被配置為包括：

S21，利用矩陣論和非負矩陣的性質分析系統的一致性問題，得出系統收斂條件；