【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法的问题研究。
技术介绍
1、固定时间一致性是研究网络化多智能体系统一致性的一个新兴方向，内容主要为设计一个具有全新参数及形式的控制协议，且该协议中的参数数值是预先计算给出的，使得系统在使用该参数数值下的控制协议时可以使系统所需求的某几个变量在预先设计的固定时间内达到一致。
2、实际应用中智能体之间连续通信造成通信拥塞的问题时常出现于网络化多智能体系统中，采用分布式事件触发，可以很好地缓解通信拥塞问题。
3、而在过去的事件触发机制中，往往以触发值与实际观测值之差的模来作为触发的判断条件。控制协议中也常用智能体触发时刻的状态来对系统进行控制，实现系统的一致性，这难免会导致控制协议更新较慢，不能更快地达到一致。
技术实现思路
1、本专利技术将研究基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，对于网络化多智能体系统运用预测状态优化其事件触发机制并用预测控制实现一致。在事件触发机制中引入预测状态，并利用预测状态设计控制协议可以使系统在避免了连续通信造成拥塞的同时，提高触发频率，减少触发次数，使系统更快地达到一致。
2、本专利技术所述基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，该方法通过如下方案进行实现：
3、步骤一：建立一阶网络化线性多智能体系统的连续时间动态模型；
4、步骤二：针对步骤一中建立的一阶网络化线性多智能体系统的连续时间动态模型，设
5、步骤三：针对步骤一中建立的一阶网络化线性多智能体系统的连续时间动态模型，设计基于智能体的预测状态与实际状态之差的模为判断条件的分布式事件触发函数。
6、步骤四：根据步骤三所设计的分布式事件触发函数，得到分布式触发时刻各智能体的触发状态信息，以及触发时刻控制协议的信息。
7、步骤五：利用状态预测的方法，对步骤四中所得的各智能体每一次触发时刻的状态信息进行状态预测，得到其上一次触发后至下一次触发前的状态信息的预测值；
8、步骤六：将步骤五中获得的各智能体的状态信息预测值，代入步骤二的固定时间一致性控制协议中，实现基于分布式事件触发机制的具有预测控制策略的多智能体系统的固定时间一致性。
9、对上述步骤进一步说明：
10、所述步骤一具体为：
11、建立一个含有n个智能体的一阶线性连续时间网络化多智能体系统，其表达式为：
12、
13、其中xi∈r，ri∈r，a∈r分别代表智能体i的状态、控制输入和系统增益，a为已知量，t为时间变量。
14、进一步的，步骤二中基于预测状态所给出的分布式事件触发机制下的固定时间一致性控制协议表达式如下：
15、
16、其中表示智能体i上一次的触发时刻，表示智能体i从上一次触发时刻开始至t时刻时xi的状态预测值，aij表示通信拓扑图的拉普拉斯矩阵的第i行第j列元素，m1和n1为待设计的参数，k1，k2，k3为待设计的控制增益。
17、如果m1∈(1,∞)，n1∈(0,1)，k1＞0，k2＞0，k3＞0，且k3满足下述不等式：
18、2a≤k3λ2 (3)
19、则在控制协议(2)的作用下系统(1)可以达到固定时间一致性(即当t≥t，xi(t)＝xj(t)，t表示调整时间)，并且调整时间t的上界tmax公式为：
20、
21、其中λ2表示多智能体系统拓扑图的拉普拉斯矩阵的第二小特征值。
22、步骤三中由状态预测值设计分布式事件触发函数的步骤如下：
23、定义：
24、
25、
26、则有θ(t)＝[θ1(t),θ2(t),…,θn(t)]t∈rn。
27、控制输入ri(t)可表示为：
28、
29、其中，误差函数ei(t)表达式如下：
30、
31、步骤四中分布式事件触发函数表达式为
32、
33、当不等式条件满足时，ei(t)将置零并重新开始计数，智能体i将向外广播其自身触发时刻的状态值而收到信息的邻居智能体会给予其自身状态的信息回馈，从而帮助其更新控制协议达到固定时间一致性。另外，令系统初始时刻作为第一次触发时刻。
34、步骤五中，对于智能体从上一次触发时刻开始进行状态预测的方法具体如下
35、定义：
36、εij(t)＝xi(t)-xj(t) (10)
37、则有
38、
39、其中
40、
41、因此式(10)的状态预测公式为：
42、
43、将上述各变量按照步骤六操作即可实现基于分布式事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性。
44、本专利技术的有益技术效果是：
45、本专利技术应用固定时间一致性的理论解决了有限时间一致性系统所具有的对于系统不同的初始状态需要重新设定系统参数的问题，利用分布式事件触发机制降低了智能体之间通信拥塞问题的出现，利用状态预测的方法进一步缩短了系统状态达到一致的时间，与现有的多智能体系统一致性的方法相比，本专利技术的分布式事件触发机制能够对单个智能体分别进行预测和控制，提高了系统灵活性，再运用预测结果对控制协议进行调整，缩短了达成一致的时间，并且当系统的初始状态改变时，无需再对系统中的参数进行计算修改。
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1.基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，该方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，所述的步骤一为：
3.根据权利要求2所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，所述的步骤二中的固定时间一致性分布式事件触发控制协议表达式如下：
4.根据权利要求3所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，步骤三中由状态预测值设计分布式事件触发函数的步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，步骤四所述的行为操作如下：
6.根据权利要求5所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统实现固定时间一致性方法，所述的步骤五状态预测的方法为：
7.根据权利要求6所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统实现固定时间一致性方法，所述的步骤六为：
【技术特征摘要】
1.基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，该方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，所述的步骤一为：
3.根据权利要求2所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时间一致性方法，所述的步骤二中的固定时间一致性分布式事件触发控制协议表达式如下：
4.根据权利要求3所述的基于事件触发和预测机制的多智能体系统固定时...
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