[發明專利]一種分數階無人系統的有限時間多分組協同控制方法

在審

• 申請號: 202210231784.3
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114815597A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 紀良浩;吳容;楊莎莎;郭興;于南翔
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種分數階無人系統的有限時間多分組協同控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

將分數階無人系統看作是多智能體系統，根據分數階多智能體系統中智能體之間的信息交互來確定系統的拓撲結構；設置系統中各個智能體分組所期望達到的一致值；對系統中滿足牽制條件的智能體進行牽制；系統中各個智能體向其鄰居智能體發送自身的位置信息，按照分組對接收到的鄰居智能體的信息進行劃分，得到同組及不同組智能體的位置信息；各智能體對接收到的信息進行處理，得到中間誤差變量，將分數階系統轉化為與中間誤差變量相關的整數階系統；根據有限時間多分組一致控制協議對中間誤差變量進行處理，得到該智能體與鄰居智能體的位置誤差；將位置誤差代入動態方程以更新智能體的位置狀態，使得多智能體系統在有限的時間內實現多分組一致。

2.根據權利要求1所述的一種分數階無人系統的有限時間多分組協同控制方法，其特征在于，所述將分數階無人系統看作是多智能體系統，根據分數階多智能體系統中智能體之間的信息交互來確定系統的拓撲結構，具體包括：

信息交互是指智能體之間的通信過程，即各智能體向自己的鄰居智能體發送自己的位置狀態信息，同時也接收鄰居智能體的位置狀態信息。拓撲結構是指整體系統中智能體的通信網絡結構，用于描述智能體間的通信關系，即哪個智能體與哪個智能體之間可以通信。

3.根據權利要求1所述的一種分數階無人系統的有限時間多分組協同控制方法，其特征在于，所述設置系統中各個智能體分組所期望達到的一致值，并對系統中滿足牽制條件的智能體進行牽制，具體包括：

對多智能體系統中的智能體分組，智能體可隨機劃分到任一組，合作與競爭關系均可存在于同組的智能體及不同組的智能體之間；

設置各分組所期望達到的一致狀態值對弱連通拓撲結構下的多智能體系統中滿足牽制條件的智能體進行牽制，施加牽制即控制系統中的部分智能體，使得整個系統中智能體達到各自分組所期望的一致狀態值牽制方式為其中，d_i代表對第i個智能體所施加的牽制控制增益，x_i(t)代表智能體i的位置信息，表示智能體i所在分組期望達到的一致狀態值。

對于某一智能體，若與其競爭的鄰居智能體個數大于與其合作的智能體個數，則該智能體必須被牽制，且牽制增益需要滿足其中，d_i代表第i個智能體的牽制增益，a_ij為智能體i與智能體j之間的拓撲連接權重，表示與智能體i合作的鄰居智能體集合，表示與智能體i競爭的鄰居智能體集合，即牽制增益要大于其競爭鄰居智能體與合作鄰居智能體的差值，；對于入度為零的智能體，該智能體必須被牽制，牽制增益滿足d_i＞0。

4.根據權利要求3所述的一種分數階無人系統的有限時間多分組協同控制方法，其特征在于，所述系統中智能體的分組方式為隨機對智能體進行劃分，同組智能體之間既可存在合作關系又可存在競爭關系，不同組智能體之間亦是。

5.根據權利要求1所述的一種分數階多智能體系統的有限時間多分組一致控制方法，其特征在于，所述各智能體分別對與其同組的鄰居智能體的位置信息及不同組的鄰居智能體的信息進行處理，得到中間誤差變量，并通過中間誤差變量將分數階系統轉化為與中間誤差變量相關的整數階系統，具體包括：

中間誤差變量設置為

其中，z_i(t)為智能體i的中間誤差變量，表示對z_i(t)求1-α階開普拓分數階導數，α的范圍為α∈(0,1]；表示與智能體i合作的鄰居智能體集合，表示與智能體i競爭的鄰居智能體集合，N_i為智能體i的鄰居智能體集；a_ij為智能體i與智能體j之間的拓撲連接權重；x_j(t)與x_i(t)分別表示智能體j與智能體i的位置狀態信息；d_i表示智能體i的牽制增益，若智能體i被牽制，則否則d_i＝0；代表第i個智能體所在分組期望達到的一致值；表示全體智能體的集合；表示對與其合作的智能體按照合作關系進行處理，表示對與其競爭的智能體按照競爭關系處理。