【技术实现步骤摘要】
一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法
本专利技术涉及一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，属多智能体
技术介绍
多智能体系统控制在近些年发展迅速，广泛应用于无人机编队、传感器网络、机械臂装配、多导弹联合攻击等领域。一致性作为协同控制的基础，成为多智能体系统研究中的核心问题。近年来，学者们针对多智能体系统不同类型的一致性问题进行了大量研究，如完全一致性、领导-跟随一致性、群体一致性、比例一致性等。以上一致性成果主要集中在设计控制器使智能体状态误差最终趋于零。但是在实际系统中，由于执行器偏差、计算误差和恶劣环境，智能体系统会存在通信约束(如通信时滞、数据量化等)、外部干扰、未知耦合等情况，若仍要求每个智能体的真实运动状态之间的偏差趋于零，这在有限条件下往往难以实现。因此，DongXW,XiJX,ShiZY,ZhongYS(Practicalconsensusforhigh-orderlineartime-invariantswarmsystemswithinteractionuncertainties,time-varyingdelaysangexternaldisturbances.InternationalJournalofsystemsScience,2013)提出使智能体状态偏差函数在某一确定有界区间内波动的实用一致性概念，可适用于更为复杂的实际系统中。为解决不同非理想网络环境中的一致性问题，学者们对基于实用一致性概念的多智能体控制算法进行了深度研究。DongXW,XiJ...
【技术保护点】
1.一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)基于多智能体系统结构平衡拓扑假设，通过一类正交矩阵进行规范变换，使具有竞争关系的多智能体系统转变为具有非负连接权重系统，使得二分实用一致性问题转变为一般实用一致性问题；/n(2)设计量化函数获得菲利波夫解；利用微分包含理论和菲利波夫解的框架，通过智能体i的动力学方程，得出控制器在右端不连续情况下多智能体系统存在全局解；/n(3)基于量化器构建李雅普诺夫函数，利用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论推导多智能体系统的稳定性条件，导出与任何全局信息和初始值无关的误差收敛上界值；/n(4)设计一种基于融合时滞项、取整函数的量化器的右端不连续控制协议，使得各智能体位置状态收敛至模相同，但符号不同的可控区间；从而实现通信受限的多智能体系统实现二分实用一致性。/n
【技术特征摘要】
20210125 CN 20211009798691.一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)基于多智能体系统结构平衡拓扑假设，通过一类正交矩阵进行规范变换，使具有竞争关系的多智能体系统转变为具有非负连接权重系统，使得二分实用一致性问题转变为一般实用一致性问题；
(2)设计量化函数获得菲利波夫解；利用微分包含理论和菲利波夫解的框架，通过智能体i的动力学方程，得出控制器在右端不连续情况下多智能体系统存在全局解；
(3)基于量化器构建李雅普诺夫函数，利用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论推导多智能体系统的稳定性条件，导出与任何全局信息和初始值无关的误差收敛上界值；
(4)设计一种基于融合时滞项、取整函数的量化器的右端不连续控制协议，使得各智能体位置状态收敛至模相同，但符号不同的可控区间；从而实现通信受限的多智能体系统实现二分实用一致性。
2.根据权利要求1所述的一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述多智能体系统的通信拓扑图由有向图G＝(V,E,A)描述，其中V＝{1,2,…,n}为点集，为边集，有向边eij＝(i,j)∈E表示智能体i向智能体j传输信息；A＝[aij]∈Rn×n为通信权重矩阵，其对角线元素aii＝0；若aij≠0，则称智能体j为智能体i的邻居；对任意i,j均有aij≥0，则称图G为非负图，否则为符号图；度矩阵D∈Rn×n定义为D＝diag{di}，其中拉普拉斯矩阵L∈Rn×n定义为L＝D-A，其中且lij＝-aij,若图中任意两个节点，均存在一条有向路径，则称图G为有向强连通图。
3.根据权利要求1所述的一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述智能体i的动力学方程为
xi(t)∈R表示智能体i的位置状态变量；ui(t)∈R表示智能体i的控制输入；
设计量化函数γ为量化水平参数，η∈(0,1]为量化器精度，τ为智能体j向智能体i通信传输时发生的通信延迟，为向下取整函数；系统在[0,T)上存在局部解，依据泛函微分方程理论，通过反证法获得局部解的有界性，进一步获得系统存在全局解。
4.根据权利要求1所述的一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述正交矩阵为：C＝{C＝diag(σ),σ＝[σ1,σ2,…,σn],σi＝{-1,1}}；C满足CTC＝CCT＝I，且C-1＝C；对于固定无向网络拓扑和零通信时延的多智能体系统，常采用控制协议Xi(t)＝u(t)＝-LX(t)，对其规范变换：
令Z＝CX，C∈C，由C-1＝C，X＝CZ，则
其中LD＝CLC＝D-CAC为规范变换后拉普拉斯矩阵；
ld,ij表示规范变换后的拉普拉斯矩阵LD中第i行、第j列的元素，ld指矩阵LD中的元素，i、j表示第i行、第j列的元素；C为正交矩阵；D为度矩阵；I为单位矩阵；σ为正交矩阵C中的对角线元素；L为拉普拉斯矩阵；X为智能体的状态矩阵X＝[x1x2Lxn]；Z为过渡变换矩阵Z＝CX。
5.根据权利要求1所述的一种通信受限的多智能体系统二分实用一致性控制方法，其特征在于，所述设计量化函数获得菲利波夫解，得出控制器在右端不连续...
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