[發(fā)明專利]多智能體的一致性分析方法、系統(tǒng)及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110356663.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN113239513B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昭;金丹;李明強(qiáng);陳思
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司信息科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20
• 代理公司: 北京中知法苑知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽(yáng)

本公開提供一種多智能體系統(tǒng)的一致性分析方法、系統(tǒng)及應(yīng)用。包括：將帶有可變延遲的多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成時(shí)滯系統(tǒng)并進(jìn)行離散化，將延遲項(xiàng)表示為指數(shù)形式的系統(tǒng)不確定性，得到非線性不確定性系統(tǒng)；采用多面體近似方法，將非線性不確定性系統(tǒng)近似表示為線性凸包模型；利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論求解線性凸包模型，得到多智能體系統(tǒng)達(dá)到狀態(tài)一致的充分條件。本公開創(chuàng)新性地將帶有可變延遲的多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為帶有系統(tǒng)不確定性的時(shí)滯系統(tǒng)，將前者的系統(tǒng)一致性等價(jià)為后者的系統(tǒng)穩(wěn)定性，為采用李雅普諾夫穩(wěn)定性原理創(chuàng)造了條件。相比以往的方法，本公開在計(jì)算復(fù)雜度與保守性的指標(biāo)上均表現(xiàn)更好，可以在節(jié)約運(yùn)算力的情況下得到更為精確的系統(tǒng)一致性條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多智能體的一致性分析方法、系統(tǒng)及應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，關(guān)于多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制問題越來越受到工程技術(shù)領(lǐng)域和科學(xué)研究領(lǐng)域的關(guān)注。目前，已在無人機(jī)編隊(duì)、交通控制等領(lǐng)域得到應(yīng)用。多智能體系統(tǒng)控制問題的基本研究包括一致性問題、編隊(duì)控制、會(huì)和控制和聚結(jié)控制，后三個(gè)為一致性問題的推廣。在實(shí)際應(yīng)用中，多智能體系統(tǒng)需要依靠通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么通信網(wǎng)絡(luò)的一些缺陷就成為了影響多智能體系統(tǒng)性能的重要因素，例如通信網(wǎng)絡(luò)有限的帶寬和容量，以及因此導(dǎo)致的通信延遲等。

目前，針對(duì)帶有通信延遲的多智能體系統(tǒng)的一致性問題，各文獻(xiàn)中所用的一致性協(xié)議的形式大體一致，但一致性分析的方法不同，由此得出的系統(tǒng)一致性條件(保證多智能體系統(tǒng)具有一致性時(shí)控制器參數(shù)及通信延遲需要滿足的條件)在計(jì)算復(fù)雜度和保守性的表現(xiàn)各不相同，且適用范圍也不一致。例如，基于廣義奈奎斯特準(zhǔn)則與頻域控制理論的方法只能解決通信延遲固定且已知的情況；基于狀態(tài)預(yù)估器和事件驅(qū)動(dòng)的一致性控制方法只利用了智能體觸發(fā)時(shí)刻的狀態(tài)對(duì)其當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行粗略估計(jì)，估計(jì)的誤差較大，導(dǎo)致結(jié)果的保守性較大。

發(fā)明內(nèi)容

本公開旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種多智能體的一致性分析方法、系統(tǒng)及應(yīng)用。

本公開的一方面，提供一種多智能體系統(tǒng)的一致性分析方法，所述方法包括：

將帶有可變延遲的多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成時(shí)滯系統(tǒng)并進(jìn)行離散化，并將延遲項(xiàng)表示為指數(shù)形式的系統(tǒng)不確定性，得到非線性不確定性系統(tǒng)；

采用多面體近似方法，將所述非線性不確定性系統(tǒng)近似表示為線性凸包模型；

利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論求解所述線性凸包模型，得到所述多智能體系統(tǒng)達(dá)到狀態(tài)一致的充分條件。

在一些實(shí)施方式中，所述將帶有可變延遲的多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成時(shí)滯系統(tǒng)并進(jìn)行離散化，并將延遲項(xiàng)表示為指數(shù)形式的系統(tǒng)不確定性，得到非線性不確定性系統(tǒng)，包括：

假設(shè)多智能體系統(tǒng)滿足如下動(dòng)態(tài)方程：

其中，x_i(t)為t時(shí)刻第i個(gè)智能體的狀態(tài)，和為系統(tǒng)矩陣；

采用如下一致性控制協(xié)議：

u_i(t)＝∑k_ij(x_j(t-τ)-x_i(t-τ))

其中，k_ij為控制器增益，τ為通信延遲，且滿足τ∈[τ_min,τ_max]；

將所述多智能體系統(tǒng)以h為采樣間隔進(jìn)行離散化，得到如下非線性不確定性系統(tǒng)：

其中，ξ＝(x₁,x₂,…,x_N)，u＝(u₁,u₂,…,u_N)；