本发明专利技术公开一种针对多个智能体的编队方法以及装置。其中，所述方法包括：为所述多个智能体中的每一者配置相应的虚拟领导者；以及根据预设的控制律使得每个智能体在有限的时间内跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成所述多个智能体的队形。本发明专利技术通过为每个智能体配置相应的虚拟领导者，并根据预设的控制律使得每个智能体在有限的时间内与相应的虚拟领导者的速度和位置达到一致，跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成多个智能体的队形，能够确保多智能体之间具有确定的相对位置，避免多次变换队形所累积的跟踪误差造成队形絮乱。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能体的编队领域，具体地，涉及一种针对多个智能体的编队方法以 及装置。
技术介绍
就多个智能体而言，如果只存在一个领导者，各个智能体之间一般只能与领导者 的速度和距离达到一致，而各个智能体之间的相对位置则难以控制。此外，现在的大部分研 究工作都基于李雅普诺夫渐近稳定性理论，判定多个智能体系统达到稳定的时间实际上为 无限长。如果只是追求队形的形成，则相应的稳定分析是合理的，而如果需要在一段时间后 变更队形，则切换到下一队形模式时就会留存上一时间段的跟踪误差。随着切换次数的增 多，跟踪误差的积累极有可能造成意想不到的队形紊乱。因此，多个智能体的编队是值得研 究的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对多个智能体的编队方法以及装置。其中，所述方法 通过为每个智能体配置相应的虚拟领导者，并根据预设的控制律使得每个智能体在有限的 时间内与相应的虚拟领导者的速度和位置达到一致，跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成 多个智能体的队形，能够确保多智能体之间具有确定的相对位置，避免多次变换队形所累 积的跟踪误差造成队形絮乱。 为了实现上述目的，本专利技术提供一种针对多个智能体的编队方法。所述方法包括： 为所述多个智能体中的每一者配置相应的虚拟领导者；以及根据预设的控制律使得每个智 能体在有限的时间内跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成所述多个智能体的队形。 其中，所述多个智能体的拓扑结构为无向图。 其中，在根据预设的控制律使得每个智能体在有限的时间内跟踪上相应的虚拟领 导者，从而形成所述多个智能体的队形之前，所述方法还包括:设置每个虚拟领导者的运动 轨迹和相对位置。 其中，所述预设的控制律具体包括： Π? = β?1+β?2+β?3+β?4+β?5其中，m表示智能体i的控制输入，βη表示用于调节所述多个智能体之间的相对距 离保持恒定的函数，βι2表示用于调节所述多个智能体的速度达到一致的函数，βι3表示用于 调节智能体i的位置，使得智能体i的位置与相应的虚拟领导者的位置一致的函数，β ι4表示 用于调节智能体i的速度，使得智能体i的速度与相应的虚拟领导者的速度一致的函数，βι5 表示用于修正智能体i的加速度的函数，表示智能体i和智能体j之间的邻接权重大小，Xl 表示智能体:的位置矢量，X谦示智能体j的位置矢量，cU谏示智能体i和智能体j之间的理 想位置差，由公式屯=1。:11。」计算得到，€[ 1满足0〈€[1〈1，€[2满足€[2 = 2€[1/((11 + 1)，￥:1表示智能 体i的速度矢量，Vj表示智能体j的速度矢量，Xoi表示智能体i所对应的虚拟领导者的位置矢 量，Xoj表示智能体j所对应的虚拟领导者的位置矢量，Voi表示智能体i所对应的虚拟领导者 的速度矢量，1) :0表示所有虚拟领导者的加速度矢量，818(1)°=4|°81811(1)，81811(>)表示 符号函数，|χ|表示实数X的绝对值，Ni表示常数。 其中，每个智能体所对应的虚拟领导者的速度矢量均相同。 相应地，本专利技术还提供一种针对多个智能体的编队装置。所述装置包括:配置单 元，用于为所述多个智能体中的每一者配置相应的虚拟领导者；以及队形形成单元，用于根 据预设的控制律使得每个智能体在有限的时间内跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成所述 多个智能体的队形。 其中，所述多个智能体的拓扑结构为无向图。 其中，所述装置还包括:设置单元，用于设置每个虚拟领导者的运动轨迹和相对位 置。 其中，所述预设的控制律具体包括： Π? = β?1+β?2+β?3+β?4+β?5 其中，m表示智能体i的控制输入，βη表示用于调节所述多个智能体之间的相对距 离保持恒定的函数，βι2表示用于调节所述多个智能体的速度达到一致的函数，β ι3表示用于 调节智能体i的位置，使得智能体i的位置与相应的虚拟领导者的位置一致的函数，βι4表示 用于调节智能体i的速度，使得智能体i的速度与相应的虚拟领导者的速度一致的函数，β ι5 表示用于修正智能体i的加速度的函数，表示智能体i和智能体j之间的邻接权重大小，Xl 表示智能体i的位置矢量，X谏示智能体j的位置矢量，cU谏示智能体i和智能体j之间的理 想位置差，由公式屯=1。:11。」计算得到，€[ 1满足0〈€[1〈1，€[2满足€[2 = 2€[1/((11 + 1)，￥:1表示智能 体i的速度矢量，Vj表示智能体j的速度矢量，xoi表示智能体i所对应的虚拟领导者的位置矢 量，x0j表示智能体j所对应的虚拟领导者的位置矢量，Voi表示智能体i所对应的虚拟领导者 的速度矢量，1)。、表示所有虚拟领导者的加速度矢量，818(1)°=4|°81811(1)，81811(>)表示 符号函数，|x|表示实数X的绝对值，K表示常数。 其中，每个智能体所对应的虚拟领导者的速度矢量均相同。 通过上述技术方案，为每个智能体配置相应的虚拟领导者，并根据预设的控制律 使得每个智能体在有限的时间内与相应的虚拟领导者的速度和位置达到一致，跟踪上相应 的虚拟领导者，从而形成多个智能体的队形，能够确保多智能体之间具有确定的相对位置， 避免多次变换队形所累积的跟踪误差造成队形絮乱。【附图说明】 图1是本专利技术提供的针对多个智能体的编队方法的流程图； 图2是本专利技术提供的针对多个智能体的编队装置的结构示意图；图3是应用本专利技术提供的针对多个智能体的编队方法的第一次仿真的示意图； 图4是应用本专利技术提供的针对多个智能体的编队方法的第二次仿真的示意图。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在介绍本专利技术提供的针对多个智能体的编队方法之前，先介绍一下与本专利技术相关 的概念、定义和引理。在基于图论的编队研究中，常用无向图来表示多智能体网络拓扑结构。无向图G = (V，ε)由非空、有限节点集ν= {νι，ν2，···νη}和边集(6 = f2,···,fw.}evx_v组成，节点代表智 能体，边代表两个智能体之间的无向通信链路。令1 = {1，2，···，η}表示图中节点的标号集 合，A=是无向图中的权重邻接矩阵。对任意i, jel，有aij = aji 2 0,如果(Vi，Vj) Εε，则 aij = 1;如果(ν?，_ν/)@ 'Jjaij = 0。对i e I，有aii = 0。令R为节点的通信半径，ri为节点Vi的位 置向量，那么节点Vl的领域定义为Kliuev: | |rj-ri| | <R}。根据领域的定义，我们可认 为，对于任意的Vj eNi，者卩存在一条边ek= (Vi，Vj) e ε由节点Vi连接Vj。连通图的定义如下：对于任意两个不同的节点Vi和Vj，存在一个集合{ii, i2,…， im}，其中il = i，im=j，这个集合定义了 一条从Vi到Vj的路径 ，对于任意的 定义可知，若存在i e I，并且％ = 0，那么图G是非连通的。 下面给出标量函数、向量函数、系统齐性以及正定(负定)函数的定义。 定义1:令函数V(x):Rn-R为连续标量函数，如果对任意00,存在扩张 r=(ri， r2,本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对多个智能体的编队方法，其特征在于，所述方法包括：为所述多个智能体中的每一者配置相应的虚拟领导者；以及根据预设的控制律使得每个智能体在有限的时间内跟踪上相应的虚拟领导者，从而形成所述多个智能体的队形。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：裘智峰，叶华文，李思明，王晓东，赵鑫涛，暴悦爽，阳春华，桂卫华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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