[发明专利]一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法

权利要求书

1.一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，其特征在于，包括：

构建具有切换拓扑且在随机噪声干扰下多智能体系统的高阶线性多智能体系统模型；

根据所述高阶线性多智能体系统模型，设计具有切换拓扑的分布式随机共识的所述多智能体系统的控制协议；

根据控制协议构建切换拓扑图，利用切换拓扑图获取多智能体系统中各个智能体之间的通信关系，根据所述通信关系确认所述多智能体系统的通信拓扑关系；

根据所述通信拓扑关系定义误差变量，选取李雅普诺夫函数并对所述李雅普诺夫函数对时间进行求导和求期望；

设计耦合强度和控制增益矩阵，确认李雅普诺夫函数求期望后的最简式，得到稳定的多智能体系统。

2.根据权利要求1所述的一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，其特征在于，所述构建具有切换拓扑且在随机噪声干扰下多智能体系统的高阶线性多智能体系统模型，包括：

构建在随机噪声干扰下多智能体系统的连续时间高阶线性多智体系统模型：

y_ji(t)＝x_i(t)+g_ij(x_i(t)-x_j(t))ξ_ij(t)，

其中，x_i(t)为连续时间线性多智能体系统的状态向量，x_j(t)为邻居智能体的状态向量，为x_i(t)的求导，x_i(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_N(t)]；A为系统矩阵；B为控制矩阵；u_i(t)为第i个智能体控制输入，u_i(t)＝[u₁(t),u₂(t),...,u_N(t)]；y_ji(t)表示智能体j对智能体i的测量关系；g_ij(·)为噪声强度函数，表示Rⁿ到Rⁿ的映射，存在一个常数ε0，使||g_ij(x)||≤ε||x||；ξ_ij(t)是随机测量噪声，其过程满足以下条件：

其中，ξ_ij(s)是被积函数，ds为积分变量，ξ_ij(s)ds为被积表达式，对其在0到t时间内求积分可得w_ij(t)，w_ij(t)为独立的布朗运动，i,j＝1,2,...,N。

3.根据权利要求2所述的一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，其特征在于，所述根据高阶线性多智能体系统模型，设计具有切换拓扑的分布式随机共识的所述多智能体系统的控制协议，包括：

设计具有切换拓扑的分布式随机共识的所述多智能体系统的控制协议u_i(t)，具体为：

其中，u_i(t)为第i个智能体的控制输入，u_i(t)＝[u₁(t),u₂(t),...,u_N(t)]；c为耦合强度；K为控制增益矩阵；x_i(t)为连续时间线性多智能体系统的状态向量，a_ij(σ(t))表示各个切换拓扑图中智能体之间的通信权重，x_i(t)＝[x₁(t),x₂(t),…,x_N(t)]；y_ji(t)表示智能体j对智能体i的测量关系。

4.根据权利要求3所述的一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，其特征在于，所述控制增益矩阵K为：

其中，P是代数黎卡提方程0＝A^TP+PA+Q-PBB^TP的唯一正定解，A和B分别为系统中的系统矩阵和控制矩阵，且A，B是稳定的，Q是一个正定矩阵。