[發(fā)明專利]基于擴張狀態(tài)觀測器的二階多智能體系統(tǒng)一致性控制方法

在審

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• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115047770A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李響;朱靜
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張寧馨

本發(fā)明公開了一種基于擴張狀態(tài)觀測器的二階多智能體系統(tǒng)一致性控制方法，首先建立二階多智能體系統(tǒng)模型，基于該模型設(shè)計擴張狀態(tài)觀測器，分別對每一個智能體的位置、速度及干擾進行實時估計；接著定義估計誤差，并給出擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)設(shè)計范圍；然后設(shè)計多智能體系統(tǒng)一致性控制協(xié)議，并將所述擴張狀態(tài)觀測器和多智能體系統(tǒng)一致性控制協(xié)議應用于二階多智能體系統(tǒng)，進行性能測試；本發(fā)明給出的方法可以在無法獲得速度信息或者獲取速度信息的代價過大時，僅僅依據(jù)系統(tǒng)的位置信息，對速度和干擾進行實時估計，在基礎(chǔ)上設(shè)計控制律以補償干擾，從而在滿足抗擾的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)更復雜的控制目標。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多智能體系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種基于擴張狀態(tài)觀測器的二階多智能體系統(tǒng)一致性控制方法。

背景技術(shù)

近年來，由于協(xié)同控制在空間探索，空間感知，編隊控制等領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛應用，協(xié)同控制引起了學術(shù)界的越來越多的關(guān)注，不管是無人車還是無人機抑或是其他具有自主控制的實體，都可以視作是智能體的一種具體形式。多智能體系統(tǒng)通過將多個獨立的智能體結(jié)合起來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，相較于單個智能體來說，在效率，安全性，以及可靠性具有明顯優(yōu)勢。多智能體系統(tǒng)中的一致性問題是指系統(tǒng)中智能體的狀態(tài)都可以趨于一致，解決一致性問題的關(guān)鍵之處在于為每個智能體設(shè)計合適的控制協(xié)議。編隊控制，集群控制等都需要在解決一致性問題的前提下進行之后的設(shè)計，因此解決一致性問題就是多智能體系統(tǒng)的關(guān)鍵。

在實際應用之中，幾乎所有的控制系統(tǒng)都或多或少都會受到不同程度的干擾，干擾的存在不僅有可能會使得系統(tǒng)的控制精度降低，嚴重的話還會使得系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)散的情況。同時由于多智能體系統(tǒng)的運動環(huán)境較為復雜，更易受到外部干擾的不利影響，因此研究多智能體系統(tǒng)的抗擾問題，提高系統(tǒng)的魯棒性以及可靠性至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于擴張狀態(tài)觀測器的二階多智能體系統(tǒng)一致性控制方法，在確定估計精度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能體的輸出一致性。較于其他形式的干擾觀測器，本發(fā)明擴大了參數(shù)選取范圍，因此具有更廣泛的應用前景。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于擴張狀態(tài)觀測器的二階多智能體系統(tǒng)一致性控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、建立二階多智能體系統(tǒng)模型；

步驟S2、基于步驟S1中的二階多智能體系統(tǒng)模型設(shè)計擴張狀態(tài)觀測器，分別對每一個智能體的位置、速度及干擾進行實時估計；

步驟S3、定義估計誤差，并給出擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)設(shè)計范圍；

步驟S4、設(shè)計多智能體系統(tǒng)一致性控制協(xié)議；

步驟S5、將所述擴張狀態(tài)觀測器和多智能體系統(tǒng)一致性控制協(xié)議應用于步驟S1所述二階多智能體系統(tǒng)模型中進行性能測試。

進一步地，所述步驟S1中二階多智能體系統(tǒng)模型建立如下：

其中x_i(t)、v_i(t)和d_i(t)依次為第i個智能體的位置、速度及外部干擾；u_i(t)表示智能體i的控制輸入；i∈{1，2，...，n}表示該多智能體系統(tǒng)中智能體的個數(shù)；

存在一個參數(shù)D，使得

進一步地，所述步驟S2中的擴張狀態(tài)觀測器具體設(shè)計如下：