[發明專利]一種分布式前置時間狀態觀測器的設計方法

有效

• 申請號: 202011101545.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112198796B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 林瓊;蔣國平;周映江
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曹坤

1.一種分布式前置時間狀態觀測器的設計方法，其特征在于，具體步驟包括如下：

步驟(1.1)、動力學建模：根據多個領導者與多個跟隨者之間的動力學特性，建立多智能體的動力學方程；

步驟(1.2)、通訊拓撲：建立多個領導者與多個跟隨者之間的通信網絡架構，并構建多智能體的主從架構；

步驟(1.3)、構建前置時間時變函數：通過構建前置時間時變函數，從而確定前置時間時變函數的分段區間；

所述前置時間時變函數的構建及其分段區間如下式所示：

式中，b為任意正常數，T₀為任意設定的目標觀測時間，前置時間T滿足0＜t₀≤T＜T₀，t₀表示系統真實穩定時間，即實際觀測到目標的時間，可由以下計算可得：

式中，a為任意正常數，滿足a＞0；α∈(0,1)，x(0)為系統初值；

步驟(1.4)、構建多領導者的凸包：根據領導-跟隨多智能體系統之間的拓撲結構及權重，建立由多領導者所形成的凸包的模型；

步驟(1.5)、前置時間分布式狀態觀測器設計：根據前置時間時變函數與多智能體之間的拓撲關系，設計分布式狀態觀測器，以實現跟隨者在任意提前設定的時間內獲得領導者狀態的觀測值。

2.根據權利要求1所述的一種分布式前置時間狀態觀測器的設計方法，其特征在于，在步驟(1.1)中，根據多個領導者與多個跟隨者之間的動力學特性，其中，所述多個跟隨者的動力學方程描述如下：

式中，i為跟隨者的編號，i∈F＝{1,2,...,N}，N為正整數，表示跟隨者的數量，F為多個跟隨者的編號集合；x_i為第i個跟隨者的位置信息；v_i代表第i個跟隨者的速度信息；u_i為控制輸入；

所述多個領導者的動力學方程描述如下：

式中，i∈L＝{N+1,N+2,...,N+M}為多領導者的編號集合，M為正整數，表示領導者的數量；x_i為第i個領導者的位置信息；v_i代表第i個領導者的速度信息；f_i為領導者信息輸入。

3.根據權利要求1所述的一種分布式前置時間狀態觀測器的設計方法，其特征在于，在步驟(1.2)中，所述的通訊拓撲的描述具體為：建立N+M個多智能體的主從架構，設置N個智能體作為跟隨者，其編號依次為1,2,...,N；剩余M個智能體作為領導者，其編號為N+1,...,N+M；所述領導者與跟隨者之間用無向有權圖來進行通信拓撲關系表述。