[發(fā)明專利]基于云計算的主從式多智能體預測控制系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011555102.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112650251A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 路平立;駱文城;杜長坤;劉海闊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05D1/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發(fā)明公開了一種基于云計算的主從式多智能體預測控制系統(tǒng)及方法。該方法包括：數(shù)據(jù)緩沖器模塊，設置在各智能體系統(tǒng)的傳感器中，將傳感時序數(shù)據(jù)序列及其時間戳打包發(fā)往云預測控制器模塊；云預測控制器模塊，設置在云端，基于數(shù)據(jù)緩沖器模塊發(fā)來的時序數(shù)據(jù)序列和時間戳，計算主從智能體的時序預測控制序列，并將時序預測控制序列與其時間戳打包發(fā)送至時延補償器模塊；時延補償器模塊，設置在各智能體系統(tǒng)的執(zhí)行器中，根據(jù)時間戳從時序預測控制序列中選擇當前時刻應施加于智能體上的控制信號；云預測輸出發(fā)生器模塊，設置在云端，計算主智能體在當前時刻k到時刻的預測輸出序列，并將其發(fā)往各從云預測控制器。本發(fā)明補償了隨機網(wǎng)絡時延帶來的誤差。

技術領域

本發(fā)明涉及工程控制領域，特別是涉及一種基于云計算的主從式多智能體預測控制系統(tǒng)及方法。

背景技術

近年來，隨著通信、計算機及控制技術的逐漸發(fā)展，對單個個體的控制已難以滿足工程應用的實際需求，因此，一些研究者提出了多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制的概念。多智能體系統(tǒng)是由一組同構(gòu)或異構(gòu)的智能體組成，其中，每個智能體均具有獨立的感知、計算、通信和決策能力。通過智能體之間的相互協(xié)作，完成復雜的控制任務。目前，多智能體系統(tǒng)的協(xié)同控制在實際應用中已取得豐碩的研究成果，如移動機器人編隊控制、無人機編隊飛行、衛(wèi)星姿態(tài)協(xié)同控制等等。然而，多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制目前仍存在兩個重要的問題亟待進一步解決：1)隨著多智能體系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和傳感器數(shù)量的不斷增加，多智能體數(shù)據(jù)處理能力難以滿足實際工程要求；2)作為多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制的基礎，通信網(wǎng)絡不可避免地帶來一系列通信約束問題，包括隨機網(wǎng)絡誘導時延、數(shù)據(jù)包丟失和亂序，等等。上述問題極易對多智能體系統(tǒng)的控制性能造成不利影響，甚至會破壞整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

現(xiàn)有處理上述問題的方法主要存在以下幾點不足：1)各智能體實際通信中產(chǎn)生的網(wǎng)絡誘導時延具有較強的隨機性，往往不同且遠遠小于其上界，而現(xiàn)有方法將其統(tǒng)一處理為固定時延具有較強的保守性；2)在現(xiàn)有方法中，智能體往往需要獲取鄰居的大量數(shù)據(jù)包用以計算自身控制量，使得控制器運算負擔急劇增加。上述局限，大大地限制了現(xiàn)有多智能體系統(tǒng)預測控制方法在實際工程中的應用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于云計算的主從式多智能體預測控制系統(tǒng)及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種基于云計算的主從式多智能體預測控制系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)緩沖器模塊、云預測控制器模塊、時延補償器模塊和云預測輸出發(fā)生器模塊；其中，

所述數(shù)據(jù)緩沖器模塊，設置在各智能體系統(tǒng)的傳感器中，用于將傳感時序數(shù)據(jù)序列及其時間戳打包發(fā)往智能體i對應的云預測控制器模塊，其中，i為智能體的編號，y_i(k)為當前時刻k采集到的數(shù)據(jù)，y_i(k-1)為當前時刻k的前一時刻采集到的數(shù)據(jù)，為當前時刻k的前時刻采集到的數(shù)據(jù)，為智能體i在反向通道隨機網(wǎng)絡時延的上界；