[發明專利]具有外部干擾的多智能體系統分組領導跟隨一致的方法

在審

• 申請號: 202011319014.1
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112379626A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 邢躍鵬;譚沖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種具有外部干擾的多智能體系統實現分組領導跟隨一致性的方法。旨在解決具有外部干擾和領導者的多智能體系統不能實現分組一致性的問題。外部干擾對多智能體系統的影響是不可避免的，并且實際工程應用中，我們不僅需要不同組智能體的狀態分別趨于一致，還要它們的狀態跟蹤上領導者軌跡，也就是控制領導者智能體的一些變量，使其他智能體收斂到與該領導者智能體相同的值。本發明通過利用外部干擾對帶領導者的多智能體系統的影響以及結合過去的狀態信息來設計一致性協議的方法。經實驗證明，本發明方法適用于多智能體系統的分組領導跟隨一致性設計，并且利用網絡化預測控制方法主動補償時滯比傳統方法得到的結果更準確。

技術領域

本發明涉及具有外部干擾的多智能體系統實現分組領導跟隨一致性的方法,屬于網絡化多智能體系統技術領域。

背景技術

在實際應用中，隨著系統復雜程度的不斷加大,人們對系統分組問題產生了極大興趣，于是多智能體分組一致性問題收到廣泛關注，并且已在多機器人的編隊、無人機的聯合偵察與搜索、無線傳感器和交通組織等方面有著重要應用。

目前現有的多智能體系統分組一致性設計方法，對于帶時滯的多智能體系統進行研究時大多利用的過去的時間，或是用系統理論的分析方法來被動的降低時延帶來的影響，具有很大的保守性。此外，也沒有考慮到實際情況中，智能體在接收信息時難免會受到外部環境因素的干擾。

發明內容

本發明為了解決現有的具有外部干擾的網絡化多智能體系統中，利用過時的信息實現一致性，沒有很好的處理時滯問題，提出了一種利用狀態預測器主動補償時滯的具有外部干擾的網絡化多智能體系統分組領導跟隨一致性設計方法。

本發明所述一種具有外部干擾的網絡化多智能體系統實現分組領導跟隨一致性的方法，可以通過以下的技術方案實現：

步驟一、建立具有外部干擾的網絡化多智能體系統的離散時間動態模型；

步驟二、針對具有外部干擾的網絡化多智能體系統的離散時間動態模型構造狀態觀測器，進行狀態預測；

步驟三、根據步驟二對帶有外部干擾的網絡化多智能體系統的離散時間動態模型的狀態預測，設計分組領導跟隨一致性控制協議；

步驟四、根據步驟三設計的分組領導跟隨一致性控制協議，得到分組狀態誤差方程與干擾估計誤差方程的緊湊表達式；

步驟五、利用分組狀態誤差方程與估計誤差方程的緊湊表達形式，基于線性矩陣不等式獲得狀態反饋矩陣；

步驟六、將步驟五獲得的反饋增益矩陣代入步驟三中的分組領導跟隨一致性協議，實現具有外部干擾的多智能體網絡化控制系統的分組領導跟隨一致性。

對上述步驟進一步闡述：

進一步的，所述步驟一具體為：

對于一個包含N+M個智能體的網絡N≥2,M≥2；x_i表示智能體i的狀態，每個智能體為網絡的一個節點，每個節點的狀態可以根據實際情況代表實際的物理量，比如位置、溫度、速度、電壓等。此網絡化多智能體系統的拓撲結構是一個加權有向圖，包含兩個子圖分別為與其中，第一個子圖頂點集為第二個子圖頂點集為兩個子圖頂點索引集分別為I₁＝{1,2,…,N},I₂＝{N+1,N+2,…,N+M},I＝I₁∪I₂。頂點v_i在兩個子圖中的鄰域節點集分別為

建立網絡化多智能體控制系統的離散時間動態模型，其狀態空間表達式為：

x_i(t+1)＝Ax_i(t)+B(u_i(t)+d_i(t)) (1)