【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于自動(dòng)控制，尤其涉及多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法。
技術(shù)介紹
1、多智能體系統(tǒng)是由多個(gè)可以進(jìn)行信息交互的智能體組成的復(fù)雜系統(tǒng)，每個(gè)智能體都具有獨(dú)立的動(dòng)力學(xué)和一定的傳感、計(jì)算和執(zhí)行能力。與單個(gè)智能體相比，多智能體系統(tǒng)通過(guò)智能體之間的通信完成復(fù)雜的任務(wù)。多智能體系統(tǒng)的一致性是通過(guò)設(shè)計(jì)分布式控制協(xié)議使每個(gè)智能體狀態(tài)趨于一致，廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)頻率同步、衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整和無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)等工程領(lǐng)域。
2、間歇控制協(xié)議是實(shí)現(xiàn)多智能體系統(tǒng)一致性的有效方法。間歇控制協(xié)議的特點(diǎn)是每個(gè)智能體的控制信號(hào)在控制時(shí)間區(qū)間上存在，在自由時(shí)間區(qū)間上消失。與連續(xù)控制協(xié)議相比，間歇控制協(xié)議只在控制時(shí)間區(qū)間上依賴于智能體及其鄰居智能體的信息并通過(guò)執(zhí)行器作用于智能體；與脈沖控制協(xié)議相比，間歇控制協(xié)議在控制時(shí)間區(qū)間上控制信號(hào)具有持續(xù)性，可以實(shí)現(xiàn)更為理想的性能。間歇控制協(xié)議介于連續(xù)控制協(xié)議和脈沖控制協(xié)議之間，擁有它們的綜合優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到滿意性能的同時(shí)可以節(jié)約資源。
3、現(xiàn)有的間歇控制協(xié)議方法主要有周期間歇控制協(xié)議、非周期間歇控制協(xié)議、間歇采樣數(shù)據(jù)控制協(xié)議和基于采樣數(shù)據(jù)的間歇控制協(xié)議。周期間歇控制協(xié)議和非周期間歇控制協(xié)議依賴于智能體本身及其鄰居智能體的實(shí)時(shí)狀態(tài)或者輸出信息。間歇采樣數(shù)據(jù)控制協(xié)議依賴于所有采樣時(shí)刻的狀態(tài)或者輸出信息，并將每一個(gè)采樣區(qū)間分成了控制時(shí)間區(qū)間和自由時(shí)間區(qū)間，這會(huì)造成執(zhí)行器頻繁的“開”和“關(guān)”。基于采樣數(shù)據(jù)的間歇控制協(xié)議雖然僅依賴于控制時(shí)間區(qū)間上采樣時(shí)刻的狀態(tài)或者輸出信息，但是需要預(yù)先給定控制時(shí)間區(qū)間上
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種可有效降低智能體之間的信息傳輸量的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，實(shí)現(xiàn)多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：一種多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，包括如下步驟：
3、步驟一：構(gòu)建多智能體系統(tǒng)，所述多智能體系統(tǒng)中包括一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)者和個(gè)跟隨者；
4、步驟二：構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)機(jī)制；
5、步驟三：構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議的數(shù)學(xué)表示形式；
6、步驟四：構(gòu)建誤差系統(tǒng)；
7、步驟五：建立誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分性判據(jù)；
8、步驟六：提出時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法。
9、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制方法，所述步驟一中，構(gòu)建多智能體系統(tǒng)的具體過(guò)程如下：
10、
11、其中，分別是第i個(gè)智能體的狀態(tài)和控制輸入，為領(lǐng)導(dǎo)者的狀態(tài)，和為已知的常數(shù)矩陣。
12、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，所述步驟二中，構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的具體過(guò)程如下：假設(shè)所有智能體都是同步和非周期性采樣的，采樣時(shí)刻序列記為：當(dāng)和m≥2時(shí)，除以m的商和余數(shù)分別記為k和l；因此，和l∈{0,1,2,...,m-1}；對(duì)于和m1＜m，時(shí)間觸發(fā)機(jī)制闡述為：如果xi(tkm+l)進(jìn)行傳輸；否則，不進(jìn)行傳輸；其中，m表示每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)采樣區(qū)間總段數(shù)，m1表示控制時(shí)間區(qū)間上采樣區(qū)間段數(shù)。
13、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，所述步驟三中，構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議數(shù)學(xué)表示形式的具體過(guò)程如下：
14、第i個(gè)智能體的時(shí)間觸發(fā)控制協(xié)議設(shè)計(jì)如下
15、
16、為待設(shè)計(jì)的控制增益矩陣，x0(tkm+l)和xi(tkm+l)分別表示領(lǐng)導(dǎo)者和第i個(gè)智能體在采樣時(shí)刻tkm+l的狀態(tài)。定義時(shí)間區(qū)間tkm+l＝[tkm+l,tkm+l+1)和它們分別稱為控制時(shí)間區(qū)間和自由時(shí)間區(qū)間；任意兩個(gè)連續(xù)采樣時(shí)刻之差為采樣周期，記為tkm+l+1-tkm+l＝hkm+l∈[hn,hn]，l∈{0,1,2,...,m}，其中，hn和hn分別為采樣周期的下界和上界。
17、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，所述步驟四中，通過(guò)時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議的數(shù)學(xué)表示形式與智能體系統(tǒng)狀態(tài)方程得到誤差系統(tǒng)的過(guò)程如下：
18、定義ei(t)＝xi(t)-x0(t)，通過(guò)控制協(xié)議與系統(tǒng)狀態(tài)方程得到以下誤差系統(tǒng)
19、
20、其中，表示維單位矩陣，表示克羅內(nèi)克積，
21、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，所述步驟五中，建立誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分性判據(jù)，具體過(guò)程如下：
22、通過(guò)分析誤差系統(tǒng)在控制時(shí)間區(qū)間上和自由時(shí)間區(qū)間上的不同動(dòng)態(tài)特性和構(gòu)造混合lyapunov泛函，建立如下誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分性判據(jù)；
23、定理1：對(duì)于α＞0，β＞0，d1＞0，d2＞0，hn≥hn＞0和控制增益矩陣如果存在正定對(duì)角矩陣正定矩陣和對(duì)稱矩陣對(duì)角矩陣g＝1,2,3，任意矩陣存在，以及使得以下不等式對(duì)于成立
24、
25、
26、m＜d2，
27、(α(hn-hn)-βhn)m+(α+β)hnm1＞d1，
28、m-m1＞0，
29、其中，
30、
31、π1＝[r1?r2?r4]，π2＝[r3?r0?r1]，π3＝[r2?r3]，
32、y1＝-sym{[e2?e20]}，y2＝sym{[e1-e12e2]}，
33、則誤差系統(tǒng)是指數(shù)穩(wěn)定的，其衰減率為
34、上述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，所述步驟六中，提出時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法的具體過(guò)程如下：
35、利用線性矩陣不等式技術(shù)以及步驟五中建立的誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分性判據(jù)，給出如下確保多智能體系統(tǒng)在時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議下達(dá)成指數(shù)一致性的定理；
36、定理2：對(duì)于α＞0，β＞0，d1＞0，d2＞0，hn≥hn＞0，θg(g＝1,2,3)，如果存在正定對(duì)角矩陣正定矩陣和對(duì)稱矩陣對(duì)角矩陣任意矩陣以及使得以下不等式對(duì)于成立
37、
38、m＜d2，
39、(α(hn-hn)-βhn)m+(α+β)hnm1＞d1，
40、m-m1＞0，其中，
41、
42、π1＝[r1?r2?r4]，π2＝[r3?r0?r1]，π3＝[r2?r3]，
43、
44、則多智能體系統(tǒng)在時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議下達(dá)成指數(shù)一致性，其控制增益矩陣為衰減率為
45、在此基礎(chǔ)上，提出如下時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法；
46、步驟1：選擇α，β，θ1，θ2，θ3和hn的值；
47、步驟2：利用yamlmip優(yōu)化工具箱求解定理2中的前三個(gè)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制方法，其特征是：所述步驟一中，構(gòu)建多智能體系統(tǒng)的具體過(guò)程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是：所述步驟二中，構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的具體過(guò)程如下：假設(shè)所有智能體都是同步和非周期性采樣的，采樣時(shí)刻序列記為：當(dāng)和m≥2時(shí)，除以m的商和余數(shù)分別記為k和l；因此，和l∈{0,1,2,...,m-1}；對(duì)于和m1＜m，時(shí)間觸發(fā)機(jī)制闡述為：如果xi(tkm+l)進(jìn)行傳輸；否則，不進(jìn)行傳輸；其中，m表示每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)采樣區(qū)間總段數(shù)，m1表示控制時(shí)間區(qū)間上采樣區(qū)間段數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是：所述步驟三中，構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議數(shù)學(xué)表示形式的具體過(guò)程如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是，所述步驟四中，通過(guò)時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是：所述步驟五中，建立誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分性判據(jù)，具體過(guò)程如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是：所述步驟六中，提出時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法的具體過(guò)程如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制方法，其特征是：所述步驟一中，構(gòu)建多智能體系統(tǒng)的具體過(guò)程如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多智能體系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)跟隨一致性的時(shí)間觸發(fā)間歇控制協(xié)議方法，其特征是：所述步驟二中，構(gòu)建時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的具體過(guò)程如下：假設(shè)所有智能體都是同步和非周期性采樣的，采樣時(shí)刻序列記為：當(dāng)和m≥2時(shí)，除以m的商和余數(shù)分別記為k和l；因此，和l∈{0,1,2,...,m-1}；對(duì)于和m1＜m，時(shí)間觸發(fā)機(jī)制闡述為：如果xi(tkm+l)進(jìn)行傳輸；否則，不進(jìn)行傳輸；其中，m表示每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)采樣區(qū)間總段數(shù)，m1表示控制時(shí)間區(qū)間上采樣區(qū)間段數(shù)。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王慶芝，徐學(xué)明，夏建偉，傅保增，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：聊城大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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