[发明专利]一种基于分布式自适应事件触发的多智能体一致性方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式自适应事件触发的多智能体一致性方法。本发明对现有方法进行了改进，包括：1）精简多智能体控制系统控制器协议的更新步骤；2）每个智能体只在自己的触发时刻更新，有效的降低了事件触发控制的更新频率。3)考虑到多智能体控制系统中存在的不确定性因素的影响，提出基于事件触发的自适应控制策略来克服。本发明无需进行复杂的指数运算以及获取全局坐标信息并进行复杂的数据融合操作，事件的触发相对独立，仅仅依赖于自身的触发时刻以及邻节点的相对状态。同时自适应参数估计方法的引入实现了多智能体控制系统参数的自估计与自优化，克服了多智能体控制系统设计时参数估计对全局信息不确定性依赖的缺点。

技术领域

本发明属于计算机科学与控制领域，涉及一种基于分布式自适应事件触发的多智能体一致性方法。

背景技术

多智能体系统有着广泛的应用前景,其相关研究成果已大量应用于机器人编队、车辆交通管理、无人机驾驶和水下航行器等。早期的多智能体事件触发控制多为分布式事件触发一致性算法；针对有/无输入延迟的线性多智能体系统，算法中控制器协议的实现需要解释从其他智能体接收到的通信信息(即邻居的状态)和涉及矩阵的指数计算，并需要通过复杂的数据融合步骤来访问和计算其相邻智能体发送的状态信息。此外，所有的智能体都需要访问一些全局信息(这些信息对于智能体是未知的)，如网络图拉普拉斯矩阵的特征值，以实现控制器。总而言之，控制算法的实现需要复杂而晦涩的步骤，这对于算法的使用者并不十分友好。基于此，如何设计一个高效合理且简单的事件触发控制器协议和事件触发函数引起了越来越多的学者的学习和研究。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种基于分布式自适应事件触发的多智能体一致性方法，

本发明以简单的触发机制保证所有智能体在无Zeno触发下都能达到一致性。与传统事件触发算法相比，我们主要从三方面对触发行为进行了改进：1)精简多智能体控制系统控制器协议的更新步骤，提高控制效率；2)每个智能体只在自己的触发时刻更新，有效的降低了事件触发控制的更新频率，同时也降低了每个智能体的计算成本。3)考虑到多智能体控制系统中存在的不确定性因素的影响，提出基于事件触发的自适应控制策略来克服。

本发明所采用的技术方案：基于分布式自适应事件触发控制的线性多智能体系统一致性方法，包括如下步骤：

1)确定多智能体系统集合，建立多智能体系统的通信网络拓扑图G，智能体之间的联系用拉普拉斯矩阵L来描述；

2)针对每个智能体，选定稳定的状态空间控制模型，根据控制要求选定稳定的状态控制矩阵(A,B)；

3)解算代数黎卡提方程，以便多智能体控制系统控制器协议的设计；

4)设计多智能体控制系统控制器协议并引入自适应估计算法解决参数依赖的不确定性问题，其中多智能体控制系统控制器协议表示为：

其中c表示多智能体控制系统的前向增益，K为多智能体控制系统的反馈增益矩阵，表示Kronecker积，I_d为d维单位阵，x_i表示第i个智能体的状态量，表示智能体i的第h_i次触发时刻；

5)定义多智能体控制系统的测量误差，其中的误差采用基于PID的误差模型；

6)定义多智能体控制系统的事件触发辅助函数；

7)基于5)中定义的误差设计多智能体控制系统的事件触发函数，在保证多智能体控制系统一致性稳定的基础上确定事件触发无Zeno现象；

8)将设计的多智能体控制系统控制器协议与事件触发函数通过编程写入每一个智能体，并通过建立的通信拓扑图实现智能体间的分布式信息交互，实现所有智能体的一致性稳定。