[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

说明书

一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，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；并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，确认所述多智能体系统的通信拓扑关系；根据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；本申请整体系统模型的输出在切换拓扑且伴有随机乘性噪声干扰下能够很好地实现一致稳定性。

技术领域

本发明涉及智能体研究技术领域，特别涉及一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法。

背景技术

近年来，随机多智能体系统一致稳定性控制问题由于其广泛的民用和军用而备受关注，其应用涉及国计民生的各个领域，如国家电网系统、移动通信网络、城市交通网络等，其正常运行对国民经济发展和社会稳定具有重要的影响。一致性问题的关键就是从有限的邻居智能体的信息到实现整个多智能体系统的全局目标，使网络中的所有节点收敛到一个共同的值。

多智能体系统中往往存在随机噪声的情况，目前大多数学者有关于噪声的研究均表明噪声会破坏系统的稳定性，这种结论也符合我们对噪声的一般认识。对于多智能体网络，节点及其连接经常受到噪声环境的影响，导致节点不能准确地接收到相邻节点的状态。因此，为了提高多智能体系统的稳定性及可靠性，需要在设计控制协议算法的过程中考虑噪声问题对数据传输的影响。

在现有技术中，大部分学者在对于一般多智能体系统，都考虑到了噪声干扰的影响。但是在切换拓扑结构下，并未考虑随机高阶线性多智能体系统的一致性控制的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，旨在解决现有技术中无法实现具有切换拓扑结构下高阶多智能体系统在乘性噪声环境下的一致性控制的问题。

第一方面，本申请提供了一种切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法，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。

第二方面，本申请提供了一种实施第一方面中任一项所述的切换拓扑下的随机多智体系统控制协议的设计方法的系统，包括：

系统模型构建模块，用于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；

控制协议设计模块，用于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；

拓扑关系确认模块，用于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；

期望求解模块，用于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；

稳定多智能体系统获取模块，用于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。