[發明專利]基于符號函數的多智能體系統的分布式廣義跟蹤方法

有效

• 申請號: 202010189840.2
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111414575B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 陳飛;王武廣;黃伯敏;項林英
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種基于符號函數的多智能體系統的分布式廣義跟蹤方法，涉及控制和信息技術領域。該方法首先構造描述多智能體系統的網絡結構圖，并確定該拓撲結構的鄰接矩陣；建立多智能體系統的狀態方程；定義描述智能體所要跟蹤的時變參考信號函數值的目標函數；根據多智能體的系統鄰接矩陣、狀態方程和目標函數設計分布式算法；設定多智能體系統中各智能體的初始狀態信息與時變參考信號信息，運行設計的分布式算法，控制每個智能體跟蹤上一組時變參考信號的某一函數值；根據運行結果不斷修正分布式算法，直至達到控制目標。本發明方法使得智能體系統中所有智能體可以獨立地執行任務，并且在僅使用局部信息的情況下跟蹤一組時變參考信號的函數值。

技術領域

本發明涉及控制和信息技術領域，尤其涉及一種基于符號函數的多智能體系統的分布式廣義跟蹤方法。

背景技術

多智能體系統是由多個相互耦合的智能體組成的集合，每個智能體具備一定的自主性，并能通過感知周圍的環境與其他智能體進行通訊。在大型系統中使用多智能體系統技術具有明顯的優勢。首先，由于具備并行感知和執行的能力，多智能體系統具有更快的操作速度和更高的執行效率；其次，當一個或多個智能體出故障時，系統正常退化，從而提高了系統的可靠性和魯棒性；再次，多智能體系統可以在必要的時候增加智能體，從而具備可擴展性和靈活性；最后，由多個簡單的智能體構成的系統其成本遠低于單個集中式的復雜系統。多智能體系統因為具備上述優勢，已經在軍事、交通、電力等諸多領域得到廣泛應用。

近年來，多智能體系統的分布式協同控制已經成為控制領域研究的一個熱點，研究內容越來越豐富，主要涉及的問題包含一致性、協調跟蹤、編隊控制、分布式優化、分布式平均跟蹤等。其中分布式平均跟蹤也被稱為“動態平均一致性”，其核心是對系統中的智能體設計分布式算法，使得所有智能體可以獨立地執行任務，并且在僅使用局部信息的情況下跟蹤一組時變參考信號的平均值。利用分布式平均跟蹤技術可以估計復雜系統的參數，在多核微處理器的任務遷移、分布式優化、編隊控制等領域中具有廣泛的應用價值。然而，在某些應用場景下，我們希望智能體跟蹤的不再是時變參考信號的平均值，而是其他的數學特征，比如時變參考信號的中值、最值、均方根等等這些函數，而在現有的技術框架下無法實現上述復雜的跟蹤任務。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于符號函數的多智能體系統的分布式廣義跟蹤方法，用于實現所有多智能體能夠跟蹤上一組時變參考信號的某一函數值。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：基于符號函數的多智能體系統的分布式廣義跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟1：構造描述多智能體系統的網絡結構圖，結構圖中每個節點代表一個智能體，每條邊代表智能體間的信息交互；

所述構造的多智能體網絡結構圖是無向圖，記為：G＝{V，E(t)}，其中，表示節點的集合，n為無向圖中節點總數，也即多智能體系統中智能體的個數，表示邊的集合，N_j(t)表示無向圖中節點j鄰居節點的集合，且j≠i，t表示時間；因為構造的圖是無向圖，所以若i的鄰居節點j∈N_i成立，則得i∈N_j；如果i∈N_j，則稱節點i為父節點，節點j為子節點；

步驟2：確定步驟1所構造多智能體系統網絡拓撲結構的鄰接矩陣；

確定所構造多智能體網絡結構圖的鄰接矩陣，如下公式所示：

其中，A為多智能體網絡結構圖的鄰接矩陣，鄰接矩陣中的元素a_ij代表節點i，j之間邊的權重值，如果節點i，j之間有邊相連，則有a_ij＞0；如果節點i，j之間沒有邊相連，則有a_ij＝0，對無向圖存在a_ij＝a_ji；

步驟3：建立多智能體系統的狀態方程；