[發(fā)明專利]異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式抗飽和跟蹤控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110879934.7
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113589694B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王靖瑤;李依格;郭景華
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式抗飽和跟蹤控制方法，涉及多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制。1)基于圖論定義多智能體系統(tǒng)的通信拓撲圖，給出通信拓撲圖的鄰接矩陣和拉普拉斯矩陣，描述系統(tǒng)的隨機切換通信拓撲；2)給出多智能體系統(tǒng)通信拓撲圖的假設(shè)；3)建立跟隨者和領(lǐng)導(dǎo)者的動力學(xué)模型,建立異構(gòu)多智能體系統(tǒng)跟蹤控制的目標(biāo)函數(shù),給出智能體的動力學(xué)需滿足的假設(shè)；4)設(shè)計異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式自適應(yīng)抗飽和跟蹤控制協(xié)議，給出跟蹤控制協(xié)議所需滿足的線性矩陣不等式條件，提出完全分布式自適應(yīng)抗飽和跟蹤控制方法，構(gòu)造李雅普諾夫函數(shù)，證明控制方法有效性。僅使用局部信息更新耦合增益，有效減少計算量、提高系統(tǒng)安全性和保護隱私。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多智能體系統(tǒng)分布式協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式抗飽和跟蹤控制方法。

背景技術(shù)

分布式控制算法由于其在電力網(wǎng)絡(luò)、計算機網(wǎng)絡(luò)、多處理器網(wǎng)絡(luò)、飛行器的協(xié)同控制以及移動機器人中的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。設(shè)計分布式控制算法的目的是僅使用網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的局部信息來實現(xiàn)控制目標(biāo)，避免使用網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的拉普拉斯矩陣等全局信息，從而有效減少計算量、提高系統(tǒng)安全性和保護隱私。

多智能體系統(tǒng)的分布式跟蹤控制問題是指通過對每個跟隨者智能體設(shè)計分布式控制策略，使得跟隨者之間僅通過局部信息交互，實現(xiàn)跟隨者的狀態(tài)與領(lǐng)導(dǎo)者的狀態(tài)趨于一致。現(xiàn)有的研究多智能體系統(tǒng)跟蹤控制問題的成果中，大多假設(shè)所有跟隨者智能體之間的通信圖是無向或不變的。文獻1(Y.Cheng,V.Ugrinovskii.Event-triggered?Leader-following?Tracking?Control?for?Multivariable?Multi-agent?Systems[J].Automatica,2016,70:204-210.)提出一種基于事件觸發(fā)的多智能體系統(tǒng)跟蹤控制方法。文獻2(G.Wen,C.L.P.Chen,Y.Liu?and?Z.Liu.Neural?Network-Based?Adaptive?Leader-Following?Consensus?Control?for?a?Class?of?Nonlinear?Multiagent?State-DelaySystems[J].IEEE?Transactions?on?Cybernetics,2017,47(8):2151-2160)提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性多智能體系統(tǒng)自適應(yīng)跟蹤控制方法。

由于諸如丟包等因素，相鄰智能體之間的通信可能會暫時中斷，并因此改變智能體間的通信拓撲。因此，研究隨機切換拓撲下多智能體系統(tǒng)的跟蹤控制問題更有意義。同時，為減少計算工作量和保護隱私，必須設(shè)計完全分布式的跟蹤控制算法。基于以上事實，本發(fā)明提出一種完全分布式的抗飽和跟蹤控制協(xié)議，以解決隨機切換通信拓撲下具有一般線性動力學(xué)的異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的跟蹤控制問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述難點問題，提供可有效減少計算量、提高系統(tǒng)安全性和保護隱私，克服隨機切換通信拓撲對多智能體系統(tǒng)影響的一種異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式抗飽和跟蹤控制方法。

本發(fā)明設(shè)計一種馬爾科夫隨機切換通信拓撲下異構(gòu)多智能體系統(tǒng)的完全分布式自適應(yīng)抗飽和跟蹤控制方法，令多智能體系統(tǒng)在隨機切換拓撲下，每個跟隨者僅使用其鄰居之間的局部信息自動更新其耦合增益，而無需使用任何全局信息，并最終在均方意義下跟蹤領(lǐng)導(dǎo)者的狀態(tài)。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)基于圖論定義多智能體系統(tǒng)的通信拓撲圖，給出通信拓撲圖的鄰接矩陣和拉普拉斯矩陣，基于連續(xù)時間馬爾科夫隨機過程描述系統(tǒng)的隨機切換通信拓撲；