[發明專利]基于線性算子理論的固定時間的異構分群同步控制算法

在審

• 申請號: 202111144802.6
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113848718A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 任璐;孫長銀;蘇延旭;吳巧云
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.基于線性算子理論的固定時間的異構分群同步控制算法,其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1：創建一個包含N個智能體的多智能體系統，根據實際任務，創建多智能體系統的分群通信模型；

步驟S2：針對每個分群，創建不同的動力學模型；

步驟S3：設定異構分群同步控制參數，給定任意指定的收斂時刻，再進行控制算法可行性判斷；

步驟S4：確定求解控制參數方法；

步驟S5：用步驟S4所確定的控制器實現多智能體系統的異構分群同步的快速收斂。

2.根據權利要求1所述的基于線性算子理論的固定時間的異構分群同步控制算法,其特征在于，步驟S1中的分群通信模型，具體建模方法如下：

步驟S11：針對含N個智能體的異構網絡系統，根據智能體動力學特性是否一致，將其劃分為s個不同的分類；

步驟S12：判斷每個智能體的屬性是否符合設定，若存在一個智能體屬于兩個及以上分類則不符合設定，返回步驟S11，重新設定，若同一分類內的智能體動力學特性相同，且所有分類的并集等于N，則進入下一步驟；

步驟S13：構造含分類的多智能體系統間的耦合機制，根據類間同耦合模型構造耦合機制，即每個智能體需要滿足以下條件：

其中a_ij表示表示智能體j到智能體i的耦合權重，v_l表示第l個分類，Sum_lq是一個常數，只與分類v_l和分類v_q有關；

步驟S14：判斷每個智能體是否滿足步驟S13設定，如果符合，則進行步驟S2，否則重新設定。

3.根據權利要求1所述的基于線性算子理論的固定時間的異構分群同步控制算法,其特征在于，

步驟S2中，針對每個分群，創建不同的動力學模型，具體如下：

步驟S21：每個分類內智能體的動力學模型如下所述：

y_i(t)＝C_lx_i(t)

其中t表示系統時間，(A_l,B_l)為第l個分類的系統矩陣，x_i(t)和u_i(t)發分別表示第i個智能體的狀態量和控制輸入量；

步驟S22：判斷同一分類內所有智能體的動力學模型是否一致，如果一致，進入步驟S3，不一致，返回步驟S2重新設定。

4.根據權利要求1所述的基于線性算子理論的固定時間的異構分群同步控制算法,其特征在于，步驟S3中所述的設定異構分群同步控制參數及其控制算法可行性判斷，具體方法如下：

步驟S31：指定任意收斂時間t_f＞0，然后構造有限時間優化問題，獲得第l個分類的局部時變控制增益其中τ∈[t₀,t_f]，t₀為起始時間，t_f為終端時間；

步驟S32:異構多智能體系統的固定時間分群同步控制算法設計如下：

其中a_ij和c_ij表示智能體j到智能體i的耦合權重以及待定耦合參數，c_ij的設定如下：當智能體j和i屬于同一個分類時，c_ij＝c_l＞0，否則c_ij＝1，P_j(t)為第j個分類內控制器的時變控制增益矩陣，由步驟S31獲得，系統時間t∈[t₀,t_f]，每個分類內的所有智能體間的通信方式滿足含有向生成樹的拓撲圖；

步驟S33：對每個分類構造矩陣Ξ_l，使得矩陣在異步空間上是正定的，其中L_l表示第l個分類的Laplacian矩陣，

步驟S33：算法可行性判斷，判斷控制器是否符合條件：

其中X_l(t)表示第l個分類內所有狀態變量的緊湊形式，若控制器能夠使得V(t)在t趨于t_f時等于零，說明控制器符合條件，繼續步驟S4，否則，重新進行控制參數設定。