[发明专利]带有时滞异构多智能体系统的分组一致性控制方法

说明书

本发明公开了一种带有任意有界时滞的异构多智能体系统的分组一致性控制方法，构建一阶系统和二阶系统的数学模型，确定多智能体系统拓扑结构，利用图论知识描述其拓扑关系；设计带有时滞的异构多智能体系统的控制协议；利用矩阵论和非负矩阵的性质分析系统的一致性问题，得出系统收敛条件；确定符合系统收敛条件的控制协议缩放参数，代入系统控制协议，实现系统的分组一致性控制。本发明提供一种带有任意有界时滞的异构多智能体系统的分组一致性控制方法，其通过分布式控制的方法解决全局控制问题，不需要系统的全局信息，同时仅要求系统拓扑图联合连通，而不需要其子图都是连通图，提高了系统的鲁棒性，适用于带有任意有界时滞的异构多智能体系统分组一致性控制。

技术领域

本发明属于智能控制领域。更具体地说，本发明涉及一种带有时滞异构多智能体系统的分组一致性控制方法。

背景技术

多智能体系统的分布式协调控制由于其在编队控制、集群控制和蜂拥控制等方面的广泛应用而得到了广泛的关注。集中式控制对比于分布式控制，要求每个节点都能有一个与中央控制器有着优良连接的网络通信，但是实际应用中由于通信延迟等因素的影响，集中式控制往往难以良好地实现预定的控制效果，并且由于可能存在的单点故障，集中式控制所发生故障的概率比分布式控制较高。分布式控制减少了集中式控制中中央控制器和各节点的通信时滞的影响，使系统能够适应动态变化的运行环境，减少了对全局通信的依赖，提高了系统的容错率和鲁棒性。

一致性问题作为最基本的分布式协调控制问题之一，是控制系统理论和图论的交叉领域，它是涉及一系列智能体通过信息交互与共享来达到共同目标的过程。一致性指的是智能体系统的各个状态随着时间的推移最终在某一时刻都趋近于同一个值，这种状态可以是卫星的运动姿态、鱼群或鸟群的行动方向、数据融合或者分布式传感器的滤波值。

目前，一致性问题的研究，主要成果集中在一阶系统、二阶系统、高阶系统和异构系统的协同一致性控制。随着系统复杂程度以及规模的不断增加，根据环境、任务等实际需要，要求多个智能体分布协调完成多个不同任务时，多智能体系统中则会存在许多不同的一致状态，而针对异构多智能体系统的分组一致性控制方法研究较少，例如专利名称为非线性多智能体系统的最优一致性控制方法，其虽然也是研究异构多智能体，但其研究的也只是普通的一致性控制。

同时，现有技术中关于异构多智能体分组的一致性问题，主要研究集中在固定拓扑无时滞系统的分组一致性控制，然而在实际应用中，由于通信带宽的限制和环境因素的干扰，各智能体之间的信息交互往往存在延迟，各智能体之间网络拓扑结构也会不断变化。因此，对于带有时滞的异构多智能体系统的分组一致性仍是值得研究的重要方向。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种带有时滞异构多智能体系统的分组一致性控制方法产品，其是对分组一致性控制，且主要针对了系统带有通信时滞的情况，更符合实际通信环境。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种带有时滞异构多智能体系统的分组一致性控制方法，包括：

步骤一，通过建立异构多智能体系统的拓扑结构，进而确定与之相配合的系统控制协议；

步骤二，确定控制协议的缩放参数，实现系统的分组一致性控制。

优选的是，其中，所述步骤一被配置为包括：

S11，构建一阶系统和二阶系统的控制模型，确定多智能体系统拓扑结构，利用图论知识描述其拓扑关系；

S12，设计带有时滞的异构多智能体系统的控制协议。

优选的是，其中，所述步骤二被配置为包括：

S21，利用矩阵论和非负矩阵的性质分析系统的一致性问题，得出系统收敛条件；