[發明專利]通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法

在審

• 申請號: 202211021056.6
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115453866A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 趙廣磊;靳嵐清;趙云常
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 田秀芬

1.一種通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，建立具有通信時延的多智能體的系統模型；

步驟2，在混雜系統框架下，對多智能體的系統模型進行重構；

步驟3，引入輔助函數，得到關于事件間時間的嚴格正下界和最大允許延遲的穩定性條件，并構建動態事件觸發機制；

步驟4，設計多智能體系統實現領導跟隨一致性控制的充分條件。

2.根據權利要求1所述的一種通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法，其特征在于：步驟1中，對于多智能體系統，將其中的智能體分為領導者智能體和跟隨者智能體；其中對于領導者智能體的動態描述為：

而對于每個跟隨者智能體的動態描述為：

其中，和分別是領導者智能體和跟隨者智能體的狀態，是跟隨者智能體i的控制輸入，表示擾動，i∈[1,N]；矩陣A，B_u和B_w是具有適當維度的系統矩陣，并且假設(A,B_u)是穩定的；

多智能體系統的流動動態描述為：

其中

ρ(t)＝[ρ₁(t)…ρ_N(t)]，e(t)＝[e₁(t)…e_N(t)]，w(t)＝[w₁(t)…w_N(t)]，ρ_i(t)為跟隨者智能體i與領導者智能體之間的一致性誤差，e_i(t)為跟隨者智能體i的估計誤差；為拉普拉斯矩陣；Θ＝diag{θ₁,θ₂…θ_N}，θ_i表示當跟隨者智能體i能否從領導者智能體X₀出獲得參考信息；k為控制增益；I_N為N維單位矩陣。

3.根據權利要求1所述的一種通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法，其特征在于：步驟2中，為多智能體系統構建混雜系統模型：

其中，F(ν)是流動動態，J(ν)是跳躍動態，是流動集，是跳躍集；引入輔助變量h_i∈{0,1}，變量h_i有兩個值，它不斷跟蹤智能體的下一個事件是傳輸事件(h_i＝0)還是更新事件(h_i＝1)；變量s_i用于存儲在處的值；τ_i用于表示自上次觸發時刻以來經過的時間，并確保完全排除Zeno行為；引入狀態向量

ν(t)的流動動態描述為：

其中，其中，它是最小事件觸發間隔的下界；

ν(t)的跳躍動態描述為：

其中，

其中，J_0,i(ν)表示智能體i滿足事件觸發條件，同時向其鄰居發送數據；J_1,i(ν)表示智能體i發送數據后，其鄰居接收延遲的數據；表示具有等于1的第i個對角線元素的矩陣，并且所有其他元素等于0。

4.根據權利要求1所述的一種通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法，其特征在于：步驟3中，為了分析多智能體系統的穩定性，引入輔助函數：

為了得到事件間時間的嚴格正下界和最大允許延遲，引入輔助函數：

其中，α_i＞0，觸發間隔和時間延遲的約束由將Φ_i和降低到較小值所花費的時間來表示，并且需要指定初始條件Φ_i(0)和

對于智能體i，動態事件觸發條件構建為：

其中，時，它是最小事件觸發間隔的下界；是輔助變量；η_i(t)根據以下表達式來求解：

其中，o_i表示本地可用信息；當滿足上面條件時，控制器進行更新。

5.根據權利要求1所述的一種通信延遲下多智能體系統動態事件觸發一致性控制方法，其特征在于：步驟4中，設計多智能體系統實現領導跟隨一致性控制的充分條件，包括：

1)存在常數τ_MAD和τ_METI，并且τ_MAD≤τ_METI，那么滿足：

其中，它是最大允許時延上界；

2)存在正定矩陣常數0＜ι＜1，a＞0，0＜ι₁＜1，0＜ι₂＜1，γ_w＞0，滿足下列矩陣不等式：

其中，C_z和D_z是常數矩陣，由N個子矩陣組成，第i個子矩陣是單位矩陣，其余的子矩陣都是零矩陣；

3)存在一個函數對于所有滿足以下條件，其中0≤τ_i＜τ_METI

其中，函數設計為：

其中，ι₁＞0，ι₂＞0；

在w_i＝0的情況下，多智能體系統的動力學(ρ,e,s,η)為一致全局漸近穩定，即多智能體系統中的跟隨者智能體與領導者智能體達到一致性；在w_i≠0的情況下，多智能體系統從輸入w到輸出z是并且保證不會發生芝諾行為。