基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法技术方案

本发明专利技术公开了基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法。首先，在所有智能体中选择一个智能体作为领导节点，通过多智能体间的通讯链接，构建多智能体系统通讯拓扑并以无向图表示，并计算出加权邻接矩阵；然后，针对所建立的带有领导节点的多智能体系统，基于有限时间理论，建立基于状态误差的有限时间控制器；对每个智能体建立不同的有限时间控制器，得到多智能体系统的全局动态方程，使系统能够在出现故障时刻起的规定时间内实现协同容错控制。本发明专利技术克服了非有限时间闭环控制系统存在的缺陷，提高了多智能体系统鲁棒性和抗扰动性。

Cooperative fault-tolerant control method for multi agent system based on finite time control

The invention discloses a multi agent system cooperative fault-tolerant control method based on limited time control. First of all, in all agents choose an agent as the leader node, through multi-agent communication links, build a multi-agent system communication topology and to an undirected graph, and calculates the weighted adjacency matrix; then, according to the leader node with multi agent system, finite time theory based on the established finite time controller based on state error; finite time different controller for each agent, to get the global dynamic equations of multi-agent system, the system can appear in the specified time from the moment of the fault tolerant control to achieve synergies. The invention overcomes the defects existing in the non finite time closed loop control system, and improves the robustness and disturbance resistance of the multi-agent system.

【技术实现步骤摘要】
基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法
本专利技术属于多智能体系统
，特别涉及了基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法。
技术介绍
随着科学技术的迅猛发展，服务于社会实践的系统越来越复杂，人们对系统安全性和可靠性的要求也越来越高。设备或某些元器件的故障不仅会影响系统的正常稳定运行，甚至可能造成人身伤亡和财产损失。动态系统的容错控制是伴随着基于解析冗余的故障诊断技术的发展而发展起来的。如果在执行器、传感器或元部件发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，并仍然具有较理想的特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。容错控制方法一般可以分成两大类，即被动容错控制和主动容错控制。现有的基于多智能体技术的容错控制所设计的控制器主要依靠于多智能体之间的误差信息，依靠于误差系统是否稳定，即当时间趋近无穷大时，每个节点和领导节点的误差能否无限接近平衡点。但由于多智能体系统，诸如需编队飞行的飞行控制系统，是一项高耗费高投入的技术，针对其的容错控制必须要有准确性和快速性。在控制系统的性能指标中，收敛性是很关键的一个指标。然而，在绝大多数控制设计方法得到的研究结果中，闭环系统最快的收敛速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在所有智能体中选择一个智能体作为领导节点，通过多智能体间的通讯链接，构建多智能体系统通讯拓扑并以无向图表示，并计算出加权邻接矩阵L+G，其中G为领导节点邻接矩阵，L为拉普拉斯矩阵；(2)针对所建立的带有领导节点的多智能体系统，基于有限时间理论，建立基于状态误差的有限时间控制器；(3)对每个智能体建立不同的有限时间控制器，得到多智能体系统的全局动态方程，使系统能够在出现故障时刻起的规定时间内实现协同容错控制。

【技术特征摘要】
1.基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在所有智能体中选择一个智能体作为领导节点，通过多智能体间的通讯链接，构建多智能体系统通讯拓扑并以无向图表示，并计算出加权邻接矩阵L+G，其中G为领导节点邻接矩阵，L为拉普拉斯矩阵；(2)针对所建立的带有领导节点的多智能体系统，基于有限时间理论，建立基于状态误差的有限时间控制器；(3)对每个智能体建立不同的有限时间控制器，得到多智能体系统的全局动态方程，使系统能够在出现故障时刻起的规定时间内实现协同容错控制。2.根据权利要求1所述基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法，其特征在于：在步骤(1)中，采用T＝(υ,ξ,E)表示多智能体系统的通讯拓扑结构；其中，υ＝{υ0,υ1,…,υN}表示所有的智能体，υ0代表领导节点，υi代表跟随节点，i＝1,2,…,N；ξ代表跟随节点之间的通讯链接集合，ξ中的元素ξij＝(υi,υj)表示智能体υi能够获取智能体υj的信息，i,j＝1,2,…,N；Ni＝{υj,(υi,υj)∈ξ}为υi的邻居集合，表示υi能够获取所有属于Ni的智能体信息；邻接矩阵E＝[aij]∈RN×N，如果(υi,υj)∈ξ，则aij＝1，否则aij＝0；如果那么T为无向图；定义拉普拉斯矩阵L＝[lij]∈RN×N，其中定义领导节点邻接矩阵G＝diag(g1,g2,…,gN)，其中gi＞0，当且仅当节点υi与领导节点有连接。3.根据权利要求2所述基于有限时间控制的多智能体系统协同容错控制方法，其特征在于：多智能体系统的领导节点的动态方程如下：其中，x0(t)代表领导节点的状态，A,B分别代表系统的状态矩阵和输入矩阵，r0(t)为系统的参考输入，ΔA(t)为随时间变化的有界的未知矩阵；多智能体系统的故障模型如下：其中，代表第i个智能体的控制器的第j个通道发生了失效故障，ui,j(t)多智能体i的控制器的第j个通道状态，usi,j(t)代表第i个智能体的卡死故障的第j个分量，ρi,j,σi,j为执行器当中未知的比例因子，且分别为ρi,j的上下界，σi,j有如下定义：该故障模型包含如下故障模式：(a)0＜ρi,j＜1且σi,j＝0，代表执行器部分失效；(b)ρi,j＝0且σi,j≠0，代表此时控制器不受输入信号的影响，执行器发生了卡死故障并受usi,j(t)的影响；(c)ρi,j＝0且σi,j＝0，代表此时执行器处于断供期，不受任何输入信号的影响；多智能体系统的跟随节点的动态方程如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：张柯，刘万璋，姜斌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32