[發明專利]一種多重信息約束下的多智能體一致性協同控制方法

有效

• 申請號: 202011644773.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112596395B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 金龍;羅辛;齊一萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明為一種多重信息約束下的多智能體一致性協同控制方法，屬于無人駕駛、智能控制領域。該方法包含以下步驟：S1：建立通信拓撲；S2：制定一致性協同方案，獲取鄰居節點的狀態信息；S3：建立多智能體的多重信息約束條件；S4：在多重信息約束條件下，計算期望穩態跟蹤誤差，設計性能函數指標，進行性能變換，得到誤差模型；S5：根據變換后的誤差模型，實現多重信息約束下多智能體一致性協同控制。本發明方法降低協同控制的通信成本與運行能耗，提高作業精度，優化系統性能指標，達到期望的穩態性能與一致性目標。

技術領域

本發明涉及一種多重信息約束下的多智能體一致性協同控制方法，屬于無人駕駛、智能控制領域，尤其適用于多重信息約束下多智能體一致性協同控制領域。

背景技術

多智能體由于其魯棒性、可靠性、高效性、可擴展性等特性，在計算機網絡、機器人、制造業、交通控制、虛擬現實等方面得到廣泛應用，且已成為分布式人工智能研究中的主要研究對象。多智能體的分布式協同控制由于只依賴智能體間的局部信息，大大降低了通訊成本和能耗，具有良好的靈活性和魯棒性。多智能體的分布式協同能力是發揮多智能體優勢的關鍵，也是整個多智能體系統智能性的體現。

一致性問題作為多智能體分布式協同控制的基礎，具有重要的現實意義和理論價值。一致性協議是智能體間相互作用、傳遞信息的規則，它描述了各智能體和其相鄰智能體的信息交互過程。當多智能體要協同完成一項任務時，控制策略的有效性表現在能夠應對各種不可預知的形勢和突然變化的環境，并與任務預期達成一致。因此，多智能體的一致性是其實現協同控制的一個首要條件。

實際環境中涵蓋的干擾、非線性、時延、噪聲、通信協議和最優控制等問題均可看作為多智能體的一致性實現所施加的約束；此外，執行器的飽和約束，測量元器件的有界非線性測量域，確保系統安全的飽和限制等信息要求一致性需要在更加復雜的環境下得以穩定且精確的實現。例如：電機的輸出轉矩受最大功率的限制，飛機的舵面受物理結構限制等。如果考慮飽和環節作為一種典型的非線性環節，將會給多智能體系統一致性的分析造成了實質性的困難。但任何微小的變化，都可能會改變系統的運動模式。因此，考慮多重信息約束下的一致性協同控制具有重大的應用價值。

綜上所述，雖然多智能體的一致性研究已取得豐富的成果，但為了拓展多智能體的實際應用場景，在復雜多變的環境中進一步優化系統性能指標，提高協同作業精度，降低通信成本與運行能耗，開發多重信息約束下多智能體一致性協同控制方法是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

針對多重信息約束，為彌補現有技術的空白，本發明提供一種多重信息約束下的多智能體一致性協同控制方法，旨在進一步降低協同控制的通信成本與運行能耗，提高作業精度，優化系統性能指標，達到期望的穩態性能與一致性目標。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種多重信息約束下的多智能體一致性協同控制方法，可以實現針對無人機、無人車、智能機器人等多智能體的控制，包括如下步驟：

S1：將多智能體的各個智能體作為通信節點建立通信拓撲；

S2：針對每個智能體在多智能體通信拓撲中連通關系制定一致性協同方案，各個智能體根據通信拓撲相互通訊，從而獲取鄰居節點的狀態信息；

S3：結合多智能體的具體工作環境和自身約束條件限制，建立多智能體的多重信息約束條件；

S4：在多重信息約束條件下，每個智能體根據自身及鄰居節點的狀態信息計算期望穩態跟蹤誤差，并根據一致性協同控制的性能得失設計性能函數指標對跟蹤誤差進行性能變換，得到變換后的誤差模型；

S5：根據變換后的誤差模型，結合最優化穩定狀態以及多智能體內協同控制的指令信號，實現多重信息約束下多智能體一致性協同控制。