【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于異構多智能體軌跡跟蹤控制，特別涉及一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法及系統。
技術介紹
1、近年來，多智能體系統憑借高效性、靈活性和強穩定性等特性受到了研究人員的廣泛關注，其中多旋翼無人機的協同偵察、多機械手協同裝配、電網同步控制等無人系統的協同控制領域已成為研究熱點。目前，針對多無人系統控制方法的研究主要聚焦于同構智能體，即假定所有智能體具備相同的動力學和運動學模型。但是同構多智能體編隊存在模式單一的問題，而異構多智能體跨域協同控制能夠實現對不同無人系統的功能互補，例如由多無人機與多無人車組成的異構多智能體編隊兼具四旋翼無人機探測范圍廣、通信能力強、靈活機動的特點與無人車負載能力強、執行速度快的優勢，可以應用在空地協同監視、防控、偵察等方面。相較于同構多智能體編隊，異構多智能體系統各單元之間存在著顯著的結構與系統參數的差異，傳統的控制方法無法將具有不同結構與參數的智能體統一，不能為異構多智能體跨域協同控制提供有效方案，因此，異構多智能體編隊協同控制方案設計具有較大的復雜度與挑戰性。
2、目前，為了使系統獲得更優良的控制性能，研究者們提出了許多有效的控制策略，如反步控制、魯棒控制、自適應控制等先進的控制技術。然而，大部分多無人機-多無人車協同控制策略在設計時主要關注多無人機-無人車編隊在二維位置子系統與高度子系統，至于無人機獨有的姿態角系統卻常常被忽略。但是在實際應用中，例如在執行協同偵察、協同打擊等任務時，通過保持一致的姿態，可以確保信息傳輸的準確性和實時性，從而提高任務執行的效率，姿態控
3、在另一個前沿領域，大量先進控制方法的提出為處理非線性系統問題提供了更多有效的解決方法，其中，自適應反步法已成功運用到了多無人機-多無人車編隊系統中，并取得了較好的控制效果，但是反步法存在的缺點主要體現在某些系統的某些函數必須是線性的，以及在設計過程中會因反復求導而造成計算爆炸問題。現有技術通過使用模糊邏輯系統fls或神經網絡nn去逼近系統的非線性項，解決了某些系統的函數必須是線性的問題。針對計算爆炸問題，現有技術已經提出動態面控制dsc方法來處理，并且取得了顯著成效，然而在使用動態面控制方法時會存在濾波誤差，并且此誤差無法消除，這將影響控制效果。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提出一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，該方法充分考慮外部干擾以及未知參數等影響，能夠使多無人機-多無人車編隊系統快速地跟蹤期望信號。
2、本專利技術為了實現上述目的，采用如下技術方案：
3、一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，包括如下步驟：
4、步驟1.針對由一個領導者和多個跟隨者組成的無人機-無人車編隊系統即異構多智能體系統，給出考慮外部干擾以及未知參數的各個跟隨者的動力學模型，并簡化各個跟隨者的動力學模型；
5、步驟2.針對由多架無人機與多輛無人車組成的異構多智能體系統，通過模型轉換，將異構的無人機與無人車模型轉化為統一的二階非線性模型；
6、步驟3.針對異構多智能體系統，設計基于狀態約束的異構多智能體指令濾波模糊自適應控制器，在保證編隊在oxy平面與高度跟隨領導者的同時，考慮編隊姿態子系統的穩定性，以確保無人機按照預定姿態與高度飛行；通過引入障礙李雅普諾夫函數對異構多智能體系統的輸出狀態進行約束，以保證各智能體的位置與姿態都保持在安全區域內；在反步設計過程中引入指令濾波，通過構造誤差補償機制，以避免計算復雜性問題并消除濾波誤差的影響；
7、步驟4.利用指令濾波模糊自適應控制器實現對多無人機-多無人車編隊系統的跟蹤控制。
8、此外，在異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的基礎上，本專利技術還提出了一種與之對應的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制系統，其技術方案如下：
9、一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制系統，包括如下模塊：
10、模型構建模塊，針對由一個領導者和多個跟隨者組成的多無人機-多無人車系統，分別簡化無人機與無人車的動力學模型，通過轉化，構造考慮外部干擾以及未知參數的多無人機-多無人車編隊系統動力學模型；
11、控制器設計模塊，針對多無人機-多無人車系統，設計基于狀態約束的指令濾波模糊自適應控制器，使得閉環系統中所有信號有限時間有界，且輸出狀態變量約束在給定區間內；
12、穩定性分析模塊，用于對基于狀態約束的指令濾波模糊自適應控制器進行穩定性分析；根據虛擬控制信號、指令濾波模糊自適應控制器、參數更新律及誤差補償信號，利用李雅普諾夫穩定性理論證明閉環系統所有信號半全局一致最終有界，同時編隊輸出狀態變量約束在給定區間內；
13、跟蹤控制模塊，用于利用指令濾波模糊自適應控制器對多無人機-多無人車系統控制。
14、此外，在上述異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的基礎上，本專利技術還提出了一種計算機設備；該計算機設備包括存儲器和一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可執行代碼，處理器執行所述可執行代碼時，實現如上所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的步驟。
15、此外，在上述異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的基礎上，本專利技術還提出了一種計算機可讀存儲介質，在計算機可讀存儲介質上存儲有程序，程序被處理器執行時，實現如上所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的步驟。
16、本專利技術具有如下優點：
17、如上所述，本專利技術提出了一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其采用指令濾波模糊自適應控制方案，克服了模型參數未知和外部擾動的問題，通過引入指令濾波技術構造誤差補償機制，避免了“計算復雜性”問題并且消除了濾波誤差的影響。此外，通過引入障礙李雅普諾夫函數對異構多智能體系統的輸出狀態進行約束，保證了各智能體的位置與姿態都保持在安全區域內。本專利技術方法充分了考慮外部干擾以及未知參數等影響，能夠使多無人機-多無人車編隊系統快速地跟蹤期望信號。
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1.一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
6.根據權利要求4所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
7.根據權利要求1所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
8.一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制系統，其特征在于，包括如下模塊：
9.一種計算機設備，包括存儲器和一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可執行代碼，其特征在于，所述處理器執行所述可執行代碼時，實現如權利要求1至7任一項所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介
...【技術特征摘要】
1.一種異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
4.根據權利要求3所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
5.根據權利要求1所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
6.根據權利要求4所述的異構多智能體指令濾波模糊自適應約束控制方法，其特征在于，
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【專利技術屬性】
技術研發人員：于金鵬，黃鑫源，劉加朋，王保防，田新誠，劉占杰，李超，董元寶，王維坤，楊偉，
申請(專利權)人：青島大學，
類型：發明
國別省市：
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