本發明專利技術提供一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，涉及智能控制技術領域，包括：建立多智能體系統模型，其中，在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，跟隨者與虛擬領導者進行通信，虛擬領導者與領導者進行通信，在此基礎上，基于飽和約束和通信時滯設計控制器，構建跟隨者智能體與領導者之間的誤差系統，建立一致性條件，控制多智能體系統實現領導跟隨一致性。本發明專利技術針對模型中領導者和跟隨者之間維度不同的問題，在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，完成實際領導者和跟隨者之間的通信。此外，針對智能體固有屬性有限的實際情況，基于飽和約束信息和通信時滯調整控制協議，使系統實現領導跟隨一致性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智能控制，尤其涉及一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法。
技術介紹
1、多智能體系統(mas)的群體智能通常體現在集群行為中，多智能體系統的協同控制由于其廣泛的應用前景近年來受到了廣泛的關注，比如多無人機集群覆蓋、機器人集群編隊和無人車集群包圍等等。多智能體系統的一致性跟蹤問題作為多智能體系統協同控制領域的一個重要問題引起了眾多學者的研究。多智能體系統不僅能克服單個智能體在負載、覆蓋和容錯方面的局限性，還能提高合作任務的執行效率和整個系統的生存能力。領導者-跟隨者一致性控制問題是多智能體系統協同控制的基本問題，被廣泛研究。領導者-跟隨者一致性控制指的是所有追隨者都跟蹤領導者的軌跡。
2、然而，領導者和追隨者之間的狀態維度不同，直接利用領導者和跟隨者之間的相對信息來設計控制協議是不可行的，另外，實際應用中可能會出現通信飽和約束和通信時滯的情況，對一致性跟蹤產生不利影響。
技術實現思路
1、本專利技術點目的在于：為解決當前多智能體系統中領導者和跟隨者之間的控制效果差的問題，本專利技術提供一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法。
2、本申請實施例的技術方案是這樣實現的：
3、本申請實施例第一方面提供一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，包括：
4、s110、建立多智能體系統模型；
5、考慮由χ個跟隨者和1個領導者構成的異構多智能體系統，其動力學方程如下：
6、
<
p>7、其中，ρa(t)∈rp，θa(t)分別表示第i個跟隨者的狀態和控制輸入，ρ0(t)∈rq，θ0(t)為領導者狀態和控制輸入，且p≠q，κa∈rp×p和κ0∈rq×q為預設參數矩陣，至少有一個跟隨者從領導者處獲得信息，并且存在矩陣ωa使得ωaκ0＝κaωa,a＝{1,2,…,χ}；8、在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，所述跟隨者與所述虛擬領導者進行通信，所述虛擬領導者與所述領導者進行通信；所述虛擬領導者的動力學方程如下：
9、
10、s120、設計控制器；
11、基于飽和約束和通信時滯對控制協議進行調整，控制協議如下：
12、
13、其中，αa、βa為控制協議的參數，v為延遲時間，sab，σa由hmas的拓撲圖確定。{ti}是一個脈沖時間序列集，滿足0＜ti＜ti+1和
14、s130、構建跟隨者智能體與領導者之間的誤差系統；
15、跟隨者與虛擬領導者之間的誤差為ψa(t)＝ρa(t)-ωaψa(t)，虛擬領導者與實際的領導者之間的誤差為φa(t)＝ψa(t)-ρ0(t)，由此可以得到：
16、
17、其中，ψ(t)＝[ψ1(t)，ψ2(t)，...，ψχ(t)]t，φ(t)＝[φ1(t)，φ2(t)，...，φχ(t)]t，κ＝diag[κ1，κ2，...，κχ]，κ0＝diag[κ0，κ0，...，κ0]，ω＝diag[ω1，ω2，...，ωχ]，σ＝diag[σ1，σ2，...，σχ]，α＝diag[α1，α2，...，αχ]，β＝diag[β1，β2，...，βχ]，
18、s140、建立一致性條件，當滿足以下不等式時：
19、
20、控制所述多智能體系統實現領導跟隨一致性。
21、可選的，在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，所述跟隨者與所述虛擬領導者進行通信，所述虛擬領導者與所述領導者進行通信，包括：
22、為每個所述跟隨者設置至少一個虛擬領導者，并建立所述跟隨者與對應的所述虛擬領導者之間的第一連接通道，以及每個所述虛擬領導者與所述領導者之間的第二連接通道。
23、可選的，還包括：利用圖論知識建立所述領導者與所述虛擬領導者之間以及所述虛擬領導者與所述跟隨者之間的信息交互特性。
24、本申請實施例第二方面提供一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制裝置，包括：模型建立模塊、控制設計模塊、誤差系統構建模塊和一致性控制模塊，其中，
25、所述模型建立模塊，配置為建立多智能體系統模型；
26、考慮由χ個跟隨者和1個領導者構成的異構多智能體系統，其動力學方程如下：
27、
28、其中，ρa(t)∈rp，θa(t)分別表示第i個跟隨者的狀態和控制輸入，ρ0(t)∈rq，θ0(t)為領導者狀態和控制輸入，且p≠q，κa∈rp×p和κ0∈rq×q為預設參數矩陣，至少有一個跟隨者從領導者處獲得信息，并且存在矩陣ωa使得ωaκ0＝κaωa,a＝{1,2,…,χ}；
29、在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，所述跟隨者與所述虛擬領導者進行通信，所述虛擬領導者與所述領導者進行通信；所述虛擬領導者的動力學方程如下：
30、
31、所述控制設計模塊，配置為設計控制器；
32、基于飽和約束和通信時滯對控制協議進行調整，控制協議如下：
33、
34、其中，αa、βa為控制協議的參數，v為延遲時間，sab，σa由hmas的拓撲圖確定。{ti}是一個脈沖時間序列集，滿足0＜ti＜ti+1和
35、所述誤差系統構建模塊，配置為構建跟隨者智能體與領導者之間的誤差系統；
36、跟隨者與虛擬領導者之間的誤差為ψa(t)＝ρa(t)-ωaψa(t)，虛擬領導者與實際的領導者之間的誤差為φa(t)＝ψa(t)-ρ0(t)，由此可以得到：
37、
38、其中，ψ(t)＝[ψ1(t)，ψ2(t)，...，ψχ(t)]t，φ(t)＝[φ1(t)，φ2(t)，...，φχ(t)]t，κ＝diag[κ1，κ2，...，κχ]，κ0＝diag[κ0，κ0，...，κ0]，ω＝diag[ω1，ω2，...，ωχ]，σ＝diag[σ1，σ2，...，σχ]，α＝diag[α1，α2，...，αχ]，β＝diag[β1，β2，...，βχ]，
39、所述一致性控制模塊，配置為建立一致性條件，當滿足以下不等式時：
40、
41、控制所述多智能體系統實現領導跟隨一致性。
42、本申請實施例第三方面提供一種電子設備，包括處理器和存儲器；所述存儲器有存儲計算機程序，其中，所述計算機程序在被所述處理器執行時實現第一方面所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法。
43、本申請實施例第四方面提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現第一方面所述方法的步驟。
44、與現有技術相比，本申請提供的技術方案帶來的有益效果是：
45、本專利技術提供一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法和裝置，通過建立多智能體系統模型，在領導者與跟隨者之間設有至少一個虛擬領導者，跟隨者與虛擬領導者進行通信，虛擬領導本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，所述在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，所述跟隨者與所述虛擬領導者進行通信，所述虛擬領導者與所述領導者進行通信，包括：
3.根據權利要求1所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，還包括：利用圖論知識建立所述領導者與所述虛擬領導者之間以及所述虛擬領導者與所述跟隨者之間的信息交互特性。
4.一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制裝置，其特征在于，包括：模型建立模塊、控制設計模塊、誤差系統構建模塊和一致性控制模塊，其中，
5.一種電子設備，包括處理器和存儲器；所述存儲器有存儲計算機程序，其中，所述計算機程序在被所述處理器執行時實現權利要求1至3中任一項所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法。
6.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現權利要求1至3任一所述方法的步驟。
【技術特征摘要】
1.一種在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，所述在領導者和跟隨者智能體之間建立虛擬領導者，所述跟隨者與所述虛擬領導者進行通信，所述虛擬領導者與所述領導者進行通信，包括：
3.根據權利要求1所述的在具有飽和約束和時延下的多智能體系統控制方法，其特征在于，還包括：利用圖論知識建立所述領導者與所述虛擬領導者之間以及所述虛擬領導者與所述跟隨者之間的信息交...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姜曉偉，焦燃燃，李波，游樂，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。