[发明专利]一种多领导者与切换拓扑下的多智能体容错编队跟踪控制方法

说明书

本发明涉及一种多领导者与切换拓扑下的多智能体容错编队跟踪控制方法，将故障模型加入到追随者的动态模型当中，基于智能体之间的相邻误差构造容错时变编队追踪控制协议；获得多智能体完成编队追踪所需的可行性条件；设计容错时变编队追踪的多智能体模型，并且给出自适应更新公式中所需的参数；构建智能体的控制模型，实现在多个领导者与切换拓扑下的容错时变编队追踪控制。

技术领域

本发明涉及多智能体系统协同控制技术领域，具体涉及一种多领导者与切换拓扑下的多智能体容错编队跟踪控制方法。

背景技术

近年来，多智能体系统的协同控制因其在各个领域都拥有极其重要的应用从而得到了迅速发展，并引起了各个领域的关注。例如：微型卫星、车辆编队控制、飞行器编队控制、复杂网络同步、水下机器人，等方面都有极其重要的应用。协同控制可分为编队控制、一致性控制、合围控制和编队包围控制等几个分支。一致性控制是在设计的控制协议下，使得所有智能体的达到一致的状态。在过去的几十年中，机器人控制领域有三种典型的控制方法，分别是基于行为方法、领导-追随法和虚拟结构方法。

如今很多的多智能体编队研究都没有考虑执行器故障，然而随着多智能体规模的扩大后，智能体中执行器发生故障的概率也会提升，当执行器发生故障以后，会影响任务的继续执行，从而导致任务失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决具有多个领导者的高阶线性多智能体系统的时变容错编队追踪控制问题，其中领导者的控制输入是未知且时变的。

本发明采用如下技术方案：

一种多领导者与切换拓扑下的多智能体容错编队跟踪控制方法，其包括如下步骤：

(1)根据智能体空间分布确定领导者与追随者；

(2)根据外部切换拓扑期间得到的故障信息，确定故障类型，将故障模型加入到追随者的动态模型当中；

(3)构造领导者与追随者之间的拓扑交互结构；

(4)基于智能体之间的相邻误差构造容错时变编队追踪控制协议；

(5)获得多智能体完成编队追踪所需的可行性条件；

(6)基于多智能体中领导与追随者模型，集合X拓扑关系，编队可行性条件，设计容错时变编队追踪的多智能体模型，并且给出自适应更新公式中所需的参数；

(7)构建智能体的控制模型，实现在多个领导者与切换拓扑下的容错时变编队追踪控制。

进一步的，步骤(1)中，所有知情追随者都是消息灵通的追随者，追随者之间的信息交互渠道是无方向的，对于每一个消息不灵通的追随者而言，至少存在一个消息灵通的追随者与它连接。

进一步的，步骤(2)中，故障类型分为四种情况：

情况1：当ρ_id(t)＝1且u_bid(t)＝0系统不存在故障；

情况2：当0＜ρ_id(t)＜1且u_bid(t)＝0时只存在失效故障；

情况3：当ρ_id(t)＝1且u_bid(t)≠0时系统只存在偏置故障；

情况4：当0＜ρ_id(t)＜1且u_bid(t)≠0时系统既存在失效故障也存在偏置故障。

进一步的，步骤(4)中，所述容错时变编队追踪控制协议为：

其中，与

与是自适应性参数，与表示故障的界限估计，P是一个正定矩阵。