[發明專利]多智能體系統的故障診斷與容錯控制器設計方法

有效

• 申請號: 202110313287.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113156804B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 李建寧;劉夢舒;柯彥冰;王愛民;劉曉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明涉及一種具有執行器偏移故障的Markov跳變多智能體系統的容錯控制器設計方法。本發明先通過給定的條件概率矩陣，對智能體系統進行了描述。首先，對多智能體系統進行擴維和增廣，設計故障觀測器以估計未知的執行器偏移故障。進而，利用所估故障信息，基于H_∞性能指標，建立Lyapunov函數，利用自由權矩陣方法設計相應的容錯控制器。最后利用Matlab，結合LMI方法，求出控制器增益和故障觀測器增益。本發明使得多智能體系統在兼顧穩定性的同時又具有H_∞性能。設計了一個容錯控制器，提高了Markov跳變多智能體系統的安全性和可靠性，使得系統在存在執行器偏移故障時，仍然能保持系統穩定。

技術領域

本發明涉及一種具有執行器故障的Markov跳變多智能體系統的容錯控制方法，屬于容錯控制領域。

背景技術

近十幾年來，多智能體系統應用廣泛，它是人工智能的一部分。多智能體系統是由在一個環境中交互的多個智能體組成的計算系統，它把一個復雜的大系統建設成多個彼此相互通信和協調的小系統，把每個小系統作為一個易于管理的智能體，強調多個智能體之間協調合作、交互通信的合作關系，使所有智能體最終收斂到一個狀態。與單個智能體系統相比較，網絡化的多智能體系統效率更高，越來越多的人對多智能體系統展開了研究。

隨著多智能體系統的復雜化，發生故障的可能性也在增大，一個組件的故障，可能會演變成整個系統的故障，在實際應用中，系統的執行器也不可避免的會出現偏移，卡死，部分失效故障。所謂容錯控制，是一種當系統組件發生故障時，能夠自動保持系統的穩定性，并且維持一定程度系統性能的控制方法。容錯控制的引入可以防止小故障發展成為大問題，對容錯控制的研究具有深刻的現實意義。

隨著系統復雜度的增加，各種問題也隨之產生，外界環境的變化，內部部件的損壞，會導致系統結構與參數產生跳變，Markov跳變系統模型可以很好的描述這種現象。Markov跳變系統的模態在有限的模態或子系統集合中變化，并且這些變化符合Markov鏈的規律，所以對Markov跳變多智能體系統的容錯控制方法研究具有很高的應用價值。

發明內容

為了提高控制系統的穩定性，在系統發生未知的執行器偏移故障時具有H_∞性能，本發明設計了一個基于Markov跳變多智能體系統的容錯控制器，使得Markov跳變多智能體系統在發生執行器偏移故障時能夠保持穩定性能。

本發明的步驟如下：

步驟(1)針對第i個參數Markov跳變多智能體，i＝1,2....N,選取如下單個智能體系統模型：

其中，x_i(t)∈Rⁿ為第i個智能體系統模型的狀態變量，Rⁿ為n維Euclidean空間，為第i個智能體系統模型從執行器到系統的輸入信號，R^m為m維Euclidean空間，y_i(t)∈R^p為第i個智能體系統模型的控制輸出，R^p為p維Euclidean空間。A(r(t))∈R^n×n、B(r(t))∈R^n×m、C(r(t))∈R^n×n均為已知的實常數矩陣，R^n×n為n×n維實空間矩陣集合，R^n×m為n×m維實空間矩陣集合。{r(t)}為具有左連續軌跡的連續時間的Markov過程，其取值范圍為一個有限正整數集合S＝{1,2,3,…s}，t代表時刻。

步驟(2)給出多智能體系統模型：

其中，

x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…x_N(t)]^T,