一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法技术

本发明专利技术涉及分布式多智能体研究技术领域，且公开了一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，包括以下步骤：S1、使用马尔可夫函数构建智能体网络结构与多智能体的动力学方程；S2、建立智能体之间通讯的事件触发机制；S3、构造测量误差的布朗运动模型；S4、构建多智能体在马尔可夫切换拓扑下的一致性控制协议。该切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，当考虑拓扑结构的切换具有随机动态时，部分跟随者获得领导者的状态信息，并且与周围邻居进行信息交换，协同控制，实现对噪声的抑制以及与领导者的状态达到一致，一种新型动态事件触发控制机制用来确定节点之间通信频次，确立合适的通讯时序，避免通讯堵塞，从而节省能源。节省能源。节省能源。

【技术实现步骤摘要】
一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法


[0001]本专利技术涉及分布式多智能体研究
，具体为一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，随机多智能体系统一致稳定性控制问题由于其广泛的民用和军用而备受关注，其应用涉及国计民生的各个领域，如国家电网系统、移动通信网络、城市交通网络等，其正常运行对国民经济发展和社会稳定具有重要的影响。一致性问题的关键就是从有限的邻居智能体的信息到实现整个多智能体系统的全局目标，使网络中的所有节点收敛到一个共同的值。然而，在系统各个智能体之间的通信也会带来噪声干扰的问题。
[0003]因此，为了提高多智能体系统的稳定性及可靠性，需要在设计控制协议算法的过程中考虑噪声问题对数据传输的影响。值得注意的是，在相关的一致性控制协议的设计中都需要用到系统状态的实时信息，却忽视实际系统中存在的乘性噪声的干扰信号。乘性噪声更能反映邻居带来的信息受到环境的干扰，其强度取决于多智体系统的状态。同时，在实际应用中，由于智能体之间偶尔会断开连接或再次连接，从而形成一个时变的通信网络，这是相比于固定拓扑下需要考虑的问题。因此本文着手研究设计一种动态事件触发协议确保跟随者的系统状态在乘性噪声和切换拓扑存在的情况下与领导者系统状态保持一致性。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，当考虑拓扑结构的切换具有随机动态时，部分跟随者获得领导者的状态信息，并且与周围邻居进行信息交换，协同控制，实现对噪声的抑制以及与领导者的状态达到一致；一种新型动态事件触发控制机制用来确定节点之间通信频次，确立合适的通讯时序，避免通讯堵塞，从而节省能源；与静态事件触发机制相比，动态事件触发机制能够结合当前系统的信息(状态、误差)动态地调节触发的阈值，随着系统的状态收敛到一致，该触发阈值会逐渐减低，事件触发的间隔会延长，从而有效地降低通讯频次，节省能源。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述节省能源的效果，本专利技术提供如下技术方案：一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，包括以下步骤：
[0008]S1、使用马尔可夫函数构建智能体网络结构与多智能体的动力学方程
[0009]马尔可夫过程{(),t≥0}的无穷小发生器为Ξ＝[]×
m，它可以由转移概率给出
[0010][0011]其中，q
rs
为模态r到模态s的转移速率，满足q
rs
≥0。
[0012]S2、建立智能体之间通讯的事件触发机制
[0013]领导者的系统动力学模型：
[0014][0015]跟随者的系统动力学模型：
[0016]事件触发协议为：
[0017][0018][0019]其中测量误差其中测量误差
[0020]内部动态变量μ
i
满足
[0021][0022]S3、构造测量误差的布朗运动模型
[0023]各个智能体系统的测量信息为
[0024]y
ji
()＝x
j
()+f
ij
(
j
()
‑
x
i
())
ij
()#(5)。
[0025]S4、构建多智能体在马尔可夫切换拓扑下的一致性控制协议
[0026]基于随机切换拓扑的情形，为了减弱测量噪声的影响并考虑到事件触发策略，其一致性控制协议为
[0027][0028]S5、构建智能体与领导者的误差模型
[0029]构建与领导者的误差模型e
i
()＝x
i
()
‑
x0()
[0030][0031]S6、确立李雅普诺夫函数模型
[0032]选取李雅普诺夫函数令令
[0033]求导可得
[0034][0035]S7、通过证明李雅普诺夫函数有界收敛，从而确定系统参数的范围
[0036]通过李雅普诺夫函数确定所选择的参数满足
[0037][0038]其中，
[0039]S8、实现与领导者的状态达到一致
[0040]在事件触发控制器u
i
作用下跟随者与领导者的状态最终达到了均方一致，实现了对干扰的抑制。
[0041]优选的，所述步骤S1中，确立各个节点的网络连接结构为无向图；对于非线性系统，存在非负常数满足
[0042][0043]优选的，所述步骤S2中，f(
·
)是未知的非线性系统。
[0044]优选的，所述步骤S3中，ξ
ij
为系统i与系统j之间的测量噪声，满足布朗运动特性存在ε使得||f
ij
(x)||≤ε||x||。
[0045]优选的，所述步骤S4中，下个状态更新时刻满足
[0046][0047]优选的，所述步骤S6中，其中，
[0048]优选的，所述步骤S6中，推导可得
[0049][0050]结合(1)
‑
(7)有
[0051][0052]实现跟随者与领导者的状态达到一致。
[0053]优选的，所述步骤S7中，事件触发协议满足
[0054][0055]其中，
[0056][0057][0058](三)有益效果
[0059]与现有技术相比，本专利技术提供了一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，具备以下有益效果：
[0060]1、该切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，当考虑拓扑结构的切换具有随机动态时，部分跟随者获得领导者的状态信息，并且与周围邻居进行信息交换，协同控制，实现对噪声的抑制以及与领导者的状态达到一致。
[0061]2、该切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，一种新型动态事件触发控
制机制用来确定节点之间通信频次，确立合适的通讯时序，避免通讯堵塞，从而节省能源。
[0062]3、该切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，与静态事件触发机制相比，动态事件触发机制能够结合当前系统的信息(状态、误差)动态地调节触发的阈值，随着系统的状态收敛到一致，该触发阈值会逐渐减低，事件触发的间隔会延长，从而有效地降低通讯频次，节省能源。
附图说明
[0063]图1为本专利技术流程结构示意图；
[0064]图2为本专利技术网络图的切换拓扑结构示意图；
[0065]图3为本专利技术均方误差示意图。
具体实施方式
[0066]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，都属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切换拓扑下动态事件驱动一致性协议的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用马尔可夫函数构建智能体网络结构与多智能体的动力学方程马尔可夫过程{σ(t)，t≥0}的无穷小发生器为Ξ＝[qrs]m
×
m，它可以由转移概率给出其中，q
rs
为模态r到模态s的转移速率，满足q
rs
≥0；S2、建立智能体之间通讯的事件触发机制领导者的系统动力学模型：跟随者的系统动力学模型：事件触发协议为：其中测量误差其中测量误差内部动态变量μ
i
满足S3、构造测量误差的布朗运动模型各个智能体系统的测量信息为y
ji
(t)＝x
j
(t)+f
ij
(x
j
(t)
‑
x
i
(t))ξ
ij
(t)#(5)；S4、构建多智能体在马尔可夫切换拓扑下的一致性控制协议基于随机切换拓扑的情形，为了减弱测量噪声的影响并考虑到事件触发策略，其一致性控制协议为S5、构建智能体与领导者的误差模型构建与领导者的误差模型e
i
(t)＝x
i
(t)
‑
x0(t)
S6、确立李雅普诺夫函数模型选取李雅普诺夫函数令令求导可得S7、通过证明李雅普诺夫函数有界收敛，从而确定系统参数的范围通过李雅普诺...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯锐，刘敏怡，朱章谋，赖冠宇，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：