[發明專利]一種基于預測的執行器飽和多智能體全局一致性方法

在審

• 申請號: 202011318273.2
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112486114A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 崔胤;譚沖;宋承霖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于預測的執行器飽和多智能體全局一致性方法。本發明設計了一種基于預測的執行器飽和多智能體全局一致性領域，具體是利用網絡化預測控制主動補償時滯，再運用矩陣分割的思想將臨界穩定系統的矩陣A分割成正交矩陣和Schur矩陣，并且在無向圖中設計一個全新的基于預測的一致性控制協議使執行器飽和的系統達到全局一致性。本發明解決了在智能體間信息交換過多時引起的執行器飽時，利用設計的預測控制協議依舊可以使多智能體系統的狀態達到一致。

技術領域

本發明涉及多智能體全局一致性技術領域，尤其涉及基于預測的執行器飽和的臨界穩定的多智能體系統的全局一致性分析方法。

背景技術

多智能體系統的一致性理論研究在經過二十年的研究已經趨于完善，其主要目的就是通過多個功能簡單的智能體通過相互協調合作，一起完成比較復雜的任務，并且由于多智能體系統成本低、可靠性強、穩定性強等特點被廣泛應用于各種領域。

在實際的多智能體系統或者比較大的多智能體網絡中，每個智能體有可能接收到鄰接智能體發出的耦合信息。那么，這些相對較多信息量的反饋有可能使得智能體的執行機構發生飽和。這個時候，就應該考慮怎么樣限制過多的信息量，從而盡量的保證執行器不發生飽和，這就是要考慮的輸入飽和受限問題。顯而易見，輸入飽和受限可以減緩系統執行器達到飽和的時間而并不能徹底消除飽和現象。同時，在網絡化多智能體系統中，智能體之間的信息交換是通過網絡實現的。由于通訊渠道的帶寬有限，網絡時滯的發生不可避免，這就導致它會出現新的問題，如網絡丟包、時滯、多包傳輸。網絡化預測控制方法的原理：在傳感器方面，輸出端的序列通過反饋通道進行打包發送給控制器一端；在控制器這一端，t時刻的預測控制序列通過前向通道打包發送給系統。

發明內容

本方法提出了一個基于預測的控制協議，解決了執行器飽和的臨界穩定多智能體系統全局一致性問題。

本方法的目的是這樣的實現的：

步驟1建立執行器飽和的多智能體系統的離散時間狀態方程；

步驟2設計基于網絡化預測控制的控制協議使系統能達到全局一致性；

步驟3將臨界穩定矩陣分割為穩定矩陣和中立矩陣，即將系統矩陣A分割為正交矩陣和Schur矩陣；

步驟4設計李雅普諾夫函數證明全局一致性。

所述的步驟1執行器飽和的多智能體系統的狀態方程為：

x_i(t+1)＝Ax_i(t)+BΔ(u_i(t))

其中x_i(t)，u_i(t)分別表示智能體i的狀態和控制輸入，A∈R^n×n,B∈R^n×m，R^n×n表示數域R上所有n×n矩陣構成的集合，Δ表示標準飽和函數：

所述的步驟2具體為：對于智能體i，為了能得到它的狀態，設計一個狀態觀測器：

其中y_i(t)分別表示向前一步的狀態預測和測量輸出，因為智能體接收信息時存在時滯τ，為了解決這個問題，基于智能體i構造從t-τ時刻到t時刻的狀態為：

智能體i在t時刻的狀態可以表示為：

通過計算得出：

其中是t時刻的估計誤差對于存在定常通信時滯的多智能體系統，設計基于網絡化預測控制的一致性協議：