[發明專利]領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法

在審

• 申請號: 202011075752.6
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112379667A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 任彥;解東
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 王莉

1.一種領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于：

該控制策略在基于有限時間收斂理論下，設計有限時間雙冪次滑模干擾觀測器，用來估計多智能體系統中的等效擾動；其中等效擾動包括通信干擾、輸入信息誤差和節點內部動力系統建模誤差不確定干擾；

該控制策略設計有限時間快速反正切跟蹤微分器，用來估計領導者的加速度信息，基于有限時間收斂理論下，有限時間快速反正切跟蹤微分器直接參與控制器設計，加速控制器收斂速度；

該控制策略基于有限時間快速反正切跟蹤微分器，結合位置、速度信息設計有限時間一致性跟蹤控制器；該控制器引入滑模控制和有限時候收斂思想的優點，保證系統在有限時間內實現穩定控制，提高了系統的控制性能。

2.根據權利要求1所述的領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于，所述有限時間雙冪次滑模干擾觀測器的設計過程如下：

(1)具有1個領導者和n個跟隨者的二階多智能體系統，領導者的動力學模型可以描述為：

(1)

其中，為領導者的位置信息、為領導者的速度信息和領導者的控制輸入，第個動態跟隨者的動力學模型為可以描述為：

(2)

其中，為跟隨者的位置信息、跟隨者的速度信息、跟隨者的控制輸入，為跟隨者的所受干擾；

(2)選擇有限時間超螺旋滑模觀測器為：

(3)

其中，，為擾動的估計值，表示符號函數；

定義觀測誤差為：

(4)

選擇滑動模態：

(5)

其中，

(3)針對領導跟隨模型，設計有限時間雙冪次滑模干擾觀測器，如下式所示：

(6)

其中，，為擾動的上限，，

在有限時間內，雙冪次滑模干擾觀測器可以快速估計出系統的干擾，

(7)。

3.根據權利要求1所述的領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于，所述有限時間快速反正切跟蹤微分器采用如下形式：

(8)

其中，輸入信號為領導者速度估計值，為的估計值，為微分估計值，即領導者的加速度信息估計值，，

在有限時間內，跟蹤微分器可以對領導者加速度信息實現快速準確估計，

(9)

其中，。

4.根據權利要求1所述的領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于，有限時間一致性跟蹤控制器采用如下形式：

定義系統跟蹤誤差：

(10)

(2)選取滑動模態：

(11)

其中，，

基于有限時間收斂的一致性跟蹤控制器采用如下形式：

(12)

其中，，

在有限時間內，一致性跟蹤控制器可以對系統實現穩定控制，且跟蹤誤差收斂于0，

(13)

(3)系統最終在有限時間內實現穩定控制，

(4)為了避免上述復合控制策略設計中，由符號函數引起的抖振，采用飽和函數對其進行近似，飽和函數的表達式為

(14)

其中，為邊界層。

5.根據權利要求1所述的領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于，在傳統的干擾估計器的設計中，引入了有限時間收斂理論、滑模控制理論，使得有限時間雙冪次滑模干擾觀測器的觀測誤差能夠在有限時間內收斂到0，獲得對等效擾動更高精度的估計；有限時間雙冪次滑模干擾觀測器對于二階系統具有普適性。

6.根據權利要求1所述的領導跟隨二階多智能體系統有限時間一致性跟蹤控制方法，其特征在于，在傳統跟蹤微分器的設計中，引入了有限時間收斂理論，使得有限時間快速反正切跟蹤微分器的微分估計誤差在有限時間內收斂到0，對領導者加速度信息具有更高精度的估計能力；有限時間快速反正切跟蹤微分器對于任意階系統求取微分信號具有普適性。