[發(fā)明專利]一種執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)增益調度控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110648633.3
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113485101A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 張涵;王茜
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發(fā)明提出了一種執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)增益調度控制方法，以代數圖論知識為基礎對多智能體系統(tǒng)進行建模，通過通信拓撲圖構建多智能體信息傳遞路線，得到多智能體的一致性誤差，構建了基于一致性誤差和低增益反饋的控制器。本發(fā)明將研究離散增益調度控制方法來解決非對稱輸入飽和多智能體系統(tǒng)的一致性問題，通過給定集合離線增加低增益參數的值來提高多智能體一致收斂速度，并同時實現(xiàn)多智能體系統(tǒng)一致收斂和執(zhí)行器不再發(fā)生飽和的控制目標。

技術領域

本發(fā)明涉及多智能體系統(tǒng)一致性技術領域，具體為基于增益調度控制的執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)實現(xiàn)一致性的方法。

背景技術

隨著科技的發(fā)展，多智能體系統(tǒng)在工業(yè)、軍事、商業(yè)等實際應用領域的應用范圍也越來越廣，例如移動機器人系統(tǒng)，無人機系統(tǒng)，水下自動機器人系統(tǒng)，無線傳感網絡等等。其中，一致性問題是多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)同控制研究中的一類基本問題。多智能體系統(tǒng)一致性問題受到越來越多的關注。

一致性問題是多智能體系統(tǒng)中的核心問題之一，所謂的一致性就是要求多智能體系統(tǒng)中每一個跟隨者都達到跟領導者相同的狀態(tài)。由于儀器或設備的物理限制，執(zhí)行器飽和在控制系統(tǒng)中相當常見。忽略執(zhí)行器飽和會降低系統(tǒng)性能，甚至導致多智能體系統(tǒng)不能趨于一致。在多智能體系統(tǒng)一致性問題的研究中，一致收斂速度是衡量控制系統(tǒng)性能的一個重要指標。因此，設計一種控制方法來提高執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)一致收斂速度具有重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有控制方法的不足，設計一種執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)增益調度控制方法。本發(fā)明以代數圖論知識為基礎對多智能體系統(tǒng)進行建模，通過通信拓撲圖構建多智能體信息傳遞路線，得到多智能體的一致性誤差，構建了基于一致性誤差和低增益反饋的離散增益調度控制器。

本發(fā)明將研究離散增益調度控制方法來解決非對稱輸入飽和多智能體系統(tǒng)的一致性問題，通過給定集合離線增加低增益參數的值來提高多智能體一致收斂速度，并同時實現(xiàn)多智能體系統(tǒng)一致收斂和執(zhí)行器不再發(fā)生飽和的控制目標。

本發(fā)明的具體步驟是：

步驟1、建立執(zhí)行器飽和多智能體系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式及通信拓撲圖

多智能體系統(tǒng)有N個追隨者和一個領導者，其中領導者的狀態(tài)空間表達式為：

追隨者狀態(tài)空間表達式為：

其中i∈I[1,N]表示第i個智能體，x∈Rⁿ,u∈R^m分別為狀態(tài)向量和輸入向量，n,m為正整數。A∈R^n×n為特征值在虛軸上的系統(tǒng)矩陣，B∈R^n×m為輸入矩陣，且(A,B)可控，SAT表示非對稱飽和函數，具有如下形式

SAT(u)＝[SAT(u₁) SAT(u₂)…SAT(u_m)]^T

且

其中v₁＞0,v₂＞0且v₁≠v₂。

對非對稱飽和函數通過數學變換，可將執(zhí)行器非對稱飽和系統(tǒng)變?yōu)槿缦虑袚Q系統(tǒng)：

其中Δ為非單位對稱飽和函數。δ(t)為切換信號。如下定義：

δ(t)＝σ₁(t)2^m-1+σ₂(t)2^m-2+…+σ_m(t)+1

其中