多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备技术方案

本发明专利技术提供了一种多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备，首先构建多智能体系统，所述多智能体系统中包括一个领导者智能体和q个跟随者智能体，得到智能体系统的动力学模型；然后在跟随者智能体无法获得领导者智能体的状态时，设计跟踪误差估计器；考虑领导者智能体状态对部分跟随者智能体未知的情况，构建事件触发控制协议；最后根据所述事件触发控制协议，实现了对多智能体系统有限时间一致性的控制。本发明专利技术的有益效果是：提高了系统的收敛速度和收敛精度。收敛速度和收敛精度。收敛速度和收敛精度。

【技术实现步骤摘要】
多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备


[0001]本专利技术涉及智能体系统领域，尤其涉及一种多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备。

技术介绍

[0002]现有技术中研究了定向拓扑一阶线性多智能体系统的事件触发领导
‑
跟随者跟踪控制，一般是，首先提出一个分布式事件触发的估计器来估计领导者的状态，保证估计器的估计误差保持在一定的范围内，这个估计器系统不表现出芝诺行为，然后利用估计器以完全分布式的方式构造事件触发的控制器，以实现有界跟踪误差。虽然采取事件触发的方式可以有效减少通信、节约资源，但是其实现仍然是渐进收敛一致性，结合实际需要，有必要针对一阶线性多智能体系统的收敛速度进行更深的研究。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备，一种多智能体系统有限时间一致性控制方法，主要包括：
[0004]S1：构建多智能体系统，所述多智能体系统中包括一个领导者智能体和q个跟随者智能体，得到智能体系统的动力学模型；
[0005]S2：在跟随者智能体无法获得领导者智能体的状态时，设计跟踪误差估计器；
[0006]S3：考虑领导者智能体状态对部分跟随者智能体未知的情况，构建事件触发控制协议；
[0007]S4：根据所述事件触发控制协议，实现对多智能体系统有限时间一致性的控制。
[0008]进一步地，多智能体系统的动力学模型为：
[0009][0010]其中，i＝{1,2,<br/>…
,q}，q∈N，u
i
(t)∈R表示控制输入，表示第i个跟随者智能体的状态的导数，表示第i个跟随者智能体的扰动，表示领导者智能体的状态的导数，u0(t)表示领导者智能体的控制输入，表示领导者智能体的扰动。
[0011]进一步地，设计的跟踪误差估计器为：
[0012][0013]其中，a1,a2,a3为三个正数为可调反馈增益，为的估计值，为的估计值，j＝0,
…
,q，m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，,q，m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，表示跟随者智能体与领导者智能体之间的状态跟踪误差；sign()表示符号函数，a
ij
为邻接矩阵元素，表示智能体之间的通信关系，x
j
(t)表示第j个跟随者智能体的状态，j＝{1,2,
…
,q}。
[0014]进一步地，事件触发控制协议为：
[0015][0016]其中，误差反馈增益κ1,κ2,κ3均大于0，为第i个跟随者智能体的第p次触发时间，u
i
(t)表示仅在触发时刻更新，更新后直至下一次触发时刻前保持不变；表示的m/n次幂，表示在时刻的值，时刻的值，
[0017]进一步地，构造如下所示的李雅普诺夫函数来证明通过该方法实现对多智能体系统有限时间一致性的控制：
[0018][0019]其中，H是一个正定矩阵且H＝L+B，L表示拉普拉斯矩阵，B表示对角矩阵；
[0020]通过计算可知，当时间时，即实现了有限时间一致性，其中，θ表示大于零小于1的实数，x(0)表示智能体在0时刻的状态。
[0021]一种通信设备，包括处理器及存储设备；所述存储设备存储指令及数据，所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现所述的多智能体系统有限时间一致性控制方法。
[0022]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：针对带领导者智能体的一阶多智能体系统提出一种新的基于事件触发机制的控制协议，在该控制协议的控制下，系统可以实现有限时间一致性。相较于渐进稳定和一致最终有界稳定控制，有限时间稳定控制除了可以保证系统能够获得更快的收敛速度和收敛精度，还可以保证在系统外部有干扰时有更好的
抗干扰能力。
附图说明
[0023]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0024]图1是本专利技术实施例中一种多智能体系统有限时间一致性控制方法的流程图。
[0025]图2是本专利技术实施例中系统拓扑结构图。
[0026]图3是本专利技术实施例中智能体的状态图。
[0027]图4是本专利技术实施例中智能体的控制输入变化图。
[0028]图5是本专利技术实施例中智能体的触发时刻图。
[0029]图6是本专利技术实施例中硬件设备工作的示意图。
具体实施方式
[0030]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0031]本专利技术的实施例提供了一种多智能体系统有限时间一致性控制方法及通信设备，基于事件触发机制和估计器实现。
[0032]请参考图1，图1是本专利技术实施例中一种多智能体系统有限时间一致性控制方法的流程图，具体包括：
[0033]S1：构建多智能体系统，所述多智能体系统中包括一个领导者智能体和q个跟随者智能体，得到智能体系统的动力学模型；
[0034]S2：在跟随者智能体无法获得领导者智能体的状态时，设计跟踪误差估计器；
[0035]S3：考虑领导者智能体状态对部分跟随者智能体未知的情况，构建事件触发控制协议；
[0036]S4：根据所述事件触发控制协议，实现对多智能体系统有限时间一致性的控制。
[0037]本专利技术提出的一种事件触发控制协议，即基于事件触发机制，在考虑领导者智能体状态对部分跟随者智能体未知的情况下，该协议既能实现有限时间一致性，又能避免系统存在有界扰动时出现“芝诺”现象。考虑带领导者智能体的一阶多智能体系统，跟随者智能体之间的通信拓扑图G是连通的，且至少有一个跟随者智能体与领导者智能体通信，多智能体系统的动力学模型如下所示：
[0038][0039]其中x
i
(t)∈R表示第i个跟随者智能体的状态，i＝{1,2,
…
,q}，u
i
(t)∈R表示控制输入，表示系统的扰动，表示第i个跟随者智能体的状态的导数，表示第i个智能体的扰动，x0(t)∈R表示领导者智能体的状态，表示领导者智能体的状态的导数，u0(t)表示领导者智能体的控制输入，表示领导者智能体的扰动。假设u0(t)满足∣u0(t)∣≤η，η、γ是两个非负常数。定义跟随者智能体与领导者智能体之间的状态跟踪误差为其中实际应用中考虑到在某些情况下，跟随者智能体无法获得领导者智能体的状态，设计跟踪误差估计器如下：
[0040][0041]其中a1,a2,a3为三个正数为可调反馈增益，为的估计值，满足m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，定义估计器的估计误差m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，定义估计器的估计误差可得其导数为得其导数为其中，F(t)＝[F1(t)，F2(t)，...，F
q
(t)]T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多智能体系统有限时间一致性控制方法，其特征在于：包括：S1：构建多智能体系统，所述多智能体系统中包括一个领导者智能体和q个跟随者智能体，得到智能体系统的动力学模型；S2：在跟随者智能体无法获得领导者智能体的状态时，设计跟踪误差估计器；S3：考虑领导者智能体状态对部分跟随者智能体未知的情况，构建事件触发控制协议；S4：根据所述事件触发控制协议，实现对多智能体系统有限时间一致性的控制。2.如权利要求1所述的一种多智能体系统有限时间一致性控制方法，其特征在于：多智能体系统的动力学模型为：其中，i＝{1,2,
…
,q}，q∈N，u
i
(t)∈R表示控制输入，x0(t)∈R表示领导者智能体的状态，表示第i个跟随者智能体的状态的导数，表示第i个跟随者智能体的扰动，表示领导者智能体的状态的导数，u0(t)表示领导者智能体的控制输入，表示领导者智能体的扰动。3.如权利要求2所述的一种多智能体系统有限时间一致性控制方法，其特征在于：设计的跟踪误差估计器为：其中，a1,a2,a3为三个正数为可调反馈增益，为的估计值，为的估计值，j＝0,
…
,q，m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，,q，m、n为两个奇数，满足n&gt;m&gt;0，,q，m、n为两个奇数，满足n&...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓伟，焦燃燃，游乐，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：