【技术实现步骤摘要】
一种多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法及系统
本专利技术涉及多智能体编队控制领域，特别是涉及一种多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法及系统。
技术介绍
多智能体系统一直是一个重要的研究内容，植根于很多实际工程应用，如完成合作任务，卫星姿态同步调整，以及频谱检测等。一致性控制作为关键技术之一被广泛研究。作为一致性协议的拓展，对于一阶和二阶的编队控制问题得到解决。但需要预知的编队移动不能满足复杂作战环境的需要。分组编队控制作为处理多个逃逸目标的方法，有研究者提出了针对二阶系统固定拓扑的分组时变编队。然而实际情形中，存在通信故障以及切换拓扑的需求，所以进一步发展出了针对切换有向拓扑和无向拓扑的控制协议。为了控制集群系统的宏观移动，编队跟踪控制问题得到关注，即整个集群系统需要跟踪一个期望的轨迹。现有研究方法包括提供单个跟踪轨迹的控制协议，但是该控制方法需要假定跟踪轨迹是可预知的，不能满足跟踪机动未知、不配合的目标的任务要求。如若作为跟踪对象的领导者，其控制输入是不为零的，那么可以产生多种多样的轨迹以供选择。至此，有...
【技术保护点】
1.一种多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据多智能体集群系统个体动态特性及通信关系，得出描述运动特性的状态空间形式的个体数学模型及描述通信关系的有向拓扑图；所述多智能体集群系统包括：领导者和跟随者；/n基于所述个体数学模型及通信关系，确定期望时变编队的向量，得到时变编队跟踪误差；/n对所述时变编队跟踪误差进行转换；/n基于转换后的时变编队跟踪误差确定带拓扑切换的分组时变编队跟踪的控制器；/n基于所述带拓扑切换的分组时变编队跟踪的控制器对系统实现分组编队跟踪控制。/n
【技术特征摘要】
1.一种多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据多智能体集群系统个体动态特性及通信关系，得出描述运动特性的状态空间形式的个体数学模型及描述通信关系的有向拓扑图；所述多智能体集群系统包括：领导者和跟随者；
基于所述个体数学模型及通信关系，确定期望时变编队的向量，得到时变编队跟踪误差；
对所述时变编队跟踪误差进行转换；
基于转换后的时变编队跟踪误差确定带拓扑切换的分组时变编队跟踪的控制器；
基于所述带拓扑切换的分组时变编队跟踪的控制器对系统实现分组编队跟踪控制。
2.根据权利要求1所述的多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，所述根据多智能体集群系统个体动态特性及通信关系，得出描述运动特性的状态空间形式的个体数学模型及描述通信关系的有向拓扑图具体采用以下公式：
其中，表示跟随者动态特性状态空间模型，xi(t)∈Rn，A∈Rn×n，B∈Rn×m，且rank(B)＝m，n＞2，ui(t)∈Rm为第i个智能体的控制输入，N表示跟随者的个数；
其中，x0i(t)∈Rn，ri(t)∈Rm为第i个领导者的未知控制输入满足Q表示领导者的个数；
其中，Lσ(t)表示有向图，代表跟随者之间的影响，代表领导者对跟随者的影响，
3.根据权利要求1所述的多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，基于所述个体数学模型及通信关系，确定期望时变编队的向量，得到时变编队跟踪误差具体采用以下公式：
其中，为张量积运算符，表示表示跟随者之间的影响，In表示阶数为n的单位矩阵，x(t)表示所有跟随者的状态变量按个体顺序排列构成的向量，h(t)表示时变编队参考向量x0(t)表示所有领导者的状态变量按个体顺序排列构成的向量，表示领导者对跟随者的影响。
4.根据权利要求1所述的多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，对所述时变编队跟踪误差进行转换具体采用以下公式：
其中，xi(t)表示单个编队领导者的状态变量，hi(t)表示单个编队领导者的时变编队向量，表示单个跟踪领导者的状态变量。
5.根据权利要求1所述的多智能体集群分组时变编队跟踪控制方法，其特征在于，基于转换后的时变编队跟踪误差确定带拓扑切换的分组时变编队跟踪的控制器具体采用以下公式：
ui(t)＝vi(t)+Kξi(t)-ηf(ξi(t))
其中，vi(t)的求解公式如下：
K的求解公式如下：
PA+ATP-PBBTP+βP＜0，
η的求解...
【专利技术属性】
技术研发人员：董希旺，卢怡舟，任章，于江龙，李清东，韩亮，吕金虎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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