基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法技术方案

本发明专利技术属于智能信息处理领域，特别涉及一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，该方法包括：构建非线性多智能体系统的拓扑结构；根据拓扑结构对系统中的智能体进行分组；设计脉冲控制协议；在脉冲时刻，每个智能体接收邻居智能体的位置信息，并通过脉冲控制协议对接收到的位置信息进行处理，得到发送信息的智能体与接收到该信息的智能体的加权位置结果；根据加权位置结果对自己的状态进行更新，完成分组一致；分析控制参数对系统实现分组一致性的影响；本发明专利技术采用脉冲控制来实现分组一致性，控制智能体在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息，并更新自己的状态，这样既能减少网络的损耗，还能增强系统的鲁棒性。还能增强系统的鲁棒性。还能增强系统的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法


[0001]本专利技术属于智能信息处理领域，特别涉及一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，受生物中群集行为的启发，多智能体系统的一致性研究已经广泛应用在计算机科学、无人机编队、集群航天器探测和无线传感器等多个领域，成为当前自动控制领域的研究热潮。然而，由于实际环境的日益复杂性，人们对多智能体系统的可靠性和多样性的要求也越来越高。多智能体系统一般考虑两种情形，分别是有领导者情况和无领导者情况。在无领导者情况下，为每一个智能体设计一个分布式控制器，使系统中智能体最终收敛到一个共同值；有领导者的系统中，通常跟随者与领导者最终保持相同的状态不变。
[0003]目前，大多数研究的重点在于实现多智能体系统一致性，即系统中的智能体实现一个共同的状态。然而，在现实应用中，一致性的状态会随着环境、情形、任务以及时间的变化而变化。因此，提出了分组一致性，即在系统中所有的智能体可以实现多个不同的状态。分组一致性是指在系统中，将智能体分成多个分组，相同分组实现相同的状态，不同分组实现不同的状态，从而系统可以实现多个不同的状态。在对多智能体分组一致性研究中主要采用连续性控制方法；但是连续性控制方法操作困难，传输损耗大；因此急需一种非连续性控制的智能体系统分组一致性控制方法。

技术实现思路

[0004]为解决以上现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，该方法包括：
[0005]S1、构建多智能体系统的拓扑结构；
[0006]S2、根据拓扑结构对系统中的智能体进行分组；
[0007]S3、设计脉冲控制协议；
[0008]S4、在脉冲时刻，同一个分组中的每个智能体接收邻居智能体的位置信息，并通过脉冲控制协议对接收到的位置信息进行处理，得到发送信息的智能体与接收到该信息的智能体的加权位置结果；
[0009]S5、根据加权位置对自己的状态进行更新，完成分组一致。
[0010]优选的，构建多智能体系统的拓扑结构的过程包括：将智能体网络中的每个智能体作为一个节点，连接相邻两个节点构成拓扑图；图中每条边代表相邻智能体之间的信息交互。
[0011]进一步的，多智能体系统中的各个节点包括领导节点和跟随节点；每个领导节点连接至少1个跟随节点构成一个分组。
[0012]进一步的，领导节点的动力学模型为：
[0013][0014]跟随节点的动力学模型为：
[0015][0016]其中，表示领导节点σ
i
的位置变化，φ(.)表示非线性函数，表示领导节点σ
i
在t时刻的位置状态，Ξ表示常数矩阵，p表示领导节点的数量；表示跟随节点i的位置变化，x
i
(t)表示跟随节点i在t时刻的位置状态，m表示系统中智能体的数量，n表示跟随节点的数量。
[0017]优选的，设计的脉冲控制协议为：
[0018][0019]其中，表示跟随节点i的位置变化，φ(.)表示非线性函数，x
i
(t)表示跟随节点i在t时刻的位置状态，Ξ表示常数矩阵，u
i
(t)表示设计的脉冲控制协议，δ(t
‑
t
k
)表示在t
k
时刻的单位冲击函数，t
k
表示脉冲控制时刻，b
k
表示脉冲增益，j表示节点j，N
i
表示节点i的邻居节点的集合，a
ij
表示节点i与节点j是否信息交互，若a
ij
≥0则表示节点i与节点j之间有信息交互，若a
ij
＜0则表示节点i与节点j没有信息交互，x
j
(t)表示跟随节点j在t时刻的位置状态，l
ij
表示节点i与节点j之间的拉普拉斯矩阵元素，即表示节点i与节点j之间的拉普拉斯矩阵元素，即表示领导节点σ
j
在t时刻的位置状态，表示领导节点σ
i
在t时刻的位置状态。
[0020]优选的，智能体在接收邻居智能体位置信息时，通过脉冲控制协议控制该智能体在脉冲时刻接收邻居智能体发送的位置信息。
[0021]优选的，通过脉冲控制协议对接收到的位置信息进行处理的过程包括：在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息，在控制协议的控制下，结合邻居节点的信息来更新自己的位置状态。
[0022]优选的，系统中智能体满足分组一致性的条件为：
[0023][0024]其中，x
i
(t)表示跟随节点i在t时刻的位置状态，x
j
(t)表示跟随节点j在t时刻的位置状态，σ
i
表示领导节点，m表示系统中智能体的数量，p表示领导节点的数量。
[0025]本专利技术的优点：
[0026]1)本专利技术采用脉冲控制来实现分组一致性，控制智能体在脉冲时刻接收来自邻居节点的信息，并更新自己的状态，这样既能减少网络的损耗，还能增强系统的鲁棒性。
[0027]2)考虑非线性系统，突破线性系统应用的局限性，使系统更加符合实际，应用于更广泛的场景。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的多智能体系统拓扑结构图；
[0029]图2为本专利技术的算法流程图；
[0030]图3为本专利技术的跟随者与领导者之间的状态误差比较图；
[0031]图4为本专利技术的智能体状态图；
[0032]图5为本专利技术中脉冲增益对系统收敛的影响结果图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，如图2所示，该方法包括：构建多智能体系统的拓扑结构；根据拓扑结构对系统中的智能体进行分组；设计脉冲控制协议；在脉冲控制时刻，每个智能体接收邻居智能体的位置信息，并通过脉冲控制协议对接收到的位置信息进行处理，得到发送信息的智能体与接收到该信息的智能体的加权位置结果；根据加权位置结果对自己的状态进行更新，完成分组一致；分析控制参数对系统实现分组一致性的影响。
[0035]获取多智能体系统的拓扑结构的过程包括：将智能体网络中的每个智能体作为一个节点，连接相邻两个节点构成拓扑图；图中每条边代表相邻智能体之间的信息交互。
[0036]在多智能体网络中，其拓扑图为G＝(V,ε,A)，其中，V表示多智能体网络中各个节点的集合，ε表示节点与节点之间的边的集合，A表示邻接矩阵。节点集合为V＝[v1,v2,
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n
]，v
n
表示第n个智能体，节点与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，其特征在于，包括：S1、构建多智能体系统的拓扑结构；S2、根据拓扑结构对系统中的智能体进行分组；S3、设计脉冲控制协议；S4、在脉冲时刻，同一个分组中的每个智能体接收邻居智能体的位置信息，并通过脉冲控制协议对接收到的位置信息进行处理，得到发送信息的智能体与接收到该信息的智能体的加权位置结果；S5、根据加权位置对接收信息的智能体状态进行更新，完成分组一致。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，其特征在于，获取多智能体系统的拓扑结构的过程包括：将智能体网络中的每个智能体作为一个节点，连接相邻两个节点构成拓扑图；图中每条边代表相邻智能体之间的信息交互。3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，其特征在于，多智能体系统中的各个节点包括领导节点和跟随节点；每个领导节点连接至少1个跟随节点构成一个分组。4.根据权利要求3所述的一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，其特征在于，领导节点的动力学模型为：跟随节点的动力学模型为：其中，表示领导节点σ
i
的位置变化，φ(.)表示非线性函数，表示领导节点σ
i
在t时刻的位置状态，Ξ表示常数矩阵，p表示领导节点的数量；表示跟随节点i的位置变化，x
i
(t)表示跟随节点i在t时刻的位置状态，m表示系统中智能体的数量，n表示跟随节点的数量。5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲控制的多智能体系统分组一致性控制方法，其特征在于，设计的脉冲控制协议为：其中，表示跟随节点i的位置变化，φ(.)表示非线性函数，x
i
(t)表示跟随节点i在t时刻的位置状态，Ξ表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭大芹，刘雪梅，杨莎莎，储希贤，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：