[發(fā)明專利]一種通信受限的多智能體系統(tǒng)二分實(shí)用一致性控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110452318.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN113110058B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳世明;姜根蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種通信受限的多智能體系統(tǒng)二分實(shí)用一致性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)基于多智能體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平衡拓?fù)浼僭O(shè)，通過一類正交矩陣進(jìn)行規(guī)范變換，使具有競爭關(guān)系的多智能體系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹秦?fù)連接權(quán)重系統(tǒng)，使得二分實(shí)用一致性問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐话銓?shí)用一致性問題；

(2)設(shè)計(jì)量化函數(shù)獲得菲利波夫解；利用微分包含理論和菲利波夫解的框架，通過智能體i的動(dòng)力學(xué)方程，得出控制器在右端不連續(xù)情況下多智能體系統(tǒng)存在全局解；

(3)基于量化函數(shù)構(gòu)建李雅普諾夫函數(shù)，利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論和代數(shù)圖論推導(dǎo)多智能體系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，導(dǎo)出與任何全局信息和初始值無關(guān)的誤差收斂上界值；

(4)設(shè)計(jì)一種基于融合時(shí)滯項(xiàng)的量化函數(shù)的右端不連續(xù)控制協(xié)議，使得各智能體位置狀態(tài)收斂至模相同，但符號(hào)不同的可控區(qū)間；從而實(shí)現(xiàn)通信受限的多智能體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二分實(shí)用一致性；

所述基于融合時(shí)滯項(xiàng)的量化函數(shù)的右端不連續(xù)控制協(xié)議如下：

Q(x)為量化函數(shù)，定義其中i＝1,2,…,n，γ為量化水平參數(shù)，η∈(0,1]為量化精度，τ為智能體j向智能體i通信傳輸時(shí)發(fā)生的通信延遲，為向下取整函數(shù)，sign(·)為符號(hào)函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通信受限的多智能體系統(tǒng)二分實(shí)用一致性控制方法，其特征在于，所述多智能體系統(tǒng)的通信拓?fù)鋱D由有向圖G＝(V,E,A)描述，其中V＝{1,2,…,n}為點(diǎn)集，為邊集，有向邊e_ij＝(i,j)∈E表示智能體i向智能體j傳輸信息；A＝[a_ij]∈R^n×n為通信權(quán)重矩陣，其對(duì)角線元素a_ii＝0；若a_ij≠0，則稱智能體j為智能體i的鄰居；對(duì)任意i,j均有a_ij≥0，則稱圖G為非負(fù)圖，否則為符號(hào)圖；度矩陣D∈R^n×n定義為D＝diag{d_i}，其中拉普拉斯矩陣L∈R^n×n定義為L＝D-A，其中且若圖中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，均存在一條有向路徑，則稱圖G為有向強(qiáng)連通圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通信受限的多智能體系統(tǒng)二分實(shí)用一致性控制方法，其特征在于，所述智能體i的動(dòng)力學(xué)方程為

x_i(t)∈R表示智能體i的位置狀態(tài)變量；u_i(t)∈R表示智能體i的控制輸入；

設(shè)計(jì)量化函數(shù)γ為量化水平參數(shù)，η∈(0,1]為量化精度，為向下取整函數(shù)；系統(tǒng)在[0,T)上存在局部解，依據(jù)泛函微分方程理論，通過反證法獲得局部解的有界性，進(jìn)一步獲得系統(tǒng)存在全局解，T表示任意大于0的時(shí)刻。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通信受限的多智能體系統(tǒng)二分實(shí)用一致性控制方法，其特征在于，所述正交矩陣為：C＝{C＝diag(σ),σ＝[σ₁,σ₂,…,σ_n],σ_i＝{-1,1}}；C滿足C^TC＝CC^T＝I，且C^-1＝C；對(duì)于固定無向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜土阃ㄐ艜r(shí)延的多智能體系統(tǒng)，常采用控制協(xié)議X_i(t)＝u(t)＝-LX(t)，對(duì)其規(guī)范變換：

令Z＝CX，C∈C，由C^-1＝C，X＝CZ，則

其中L_D＝CLC＝D-CAC為規(guī)范變換后拉普拉斯矩陣；

l_d,ij表示規(guī)范變換后的拉普拉斯矩陣L_D中第i行、第j列的元素，l_d指矩陣L_D中的元素，i、j表示第i行、第j列的元素；C為正交矩陣；D為度矩陣；I為單位矩陣；σ為正交矩陣C中的對(duì)角線元素；L為拉普拉斯矩陣；X為智能體的狀態(tài)矩陣X＝[x₁ x₂ L x_n]；Z為過渡變換矩陣Z＝CX。