[发明专利]一种具有乘性噪声的线性多智体系统及其一致控制方法

说明书

本发明公开了一种具有乘性噪声的线性多智体系统及其一致控制方法，该方法包括如下步骤：S1、构建一般线性多智能体系统模型；S2、设计分布式随机共识的所述多智能体系统的控制协议；S3、获取各个智能体之间的通信关系，确认通信拓扑关系；S4、选取李雅普诺夫函数并对所述李雅普诺夫函数求解微分算子；S5、确认微分算子最简式；S6、对微分算子最简式求期望，得到稳定的多智能体系统。本发明解决了现有方法无法实现连续时间下，具有领导者的一般线性多智能体系统在乘性噪声环境下的一致性控制的问题，通过引入生成树有向图来描述智能体系统的通信关系，再通过有向图构建一致误差，来实现智能体的状态一致性控制。

技术领域

本发明涉及多智能体系统技术领域，更具体涉及一种具有领导者的随机线性多智体系统及其一致控制方法。

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。

而多智能体系统的分布式协调技术更是需要解决一致性问题，因此，一致性问题是解决共识的关键。共识控制一般是指设计一种网络协议，使网络中的所有节点收敛到一个共同的值，这通常被认为是最基本的分布式协调问题。然而，在系统各个智能体之间的通信也会带来噪声干扰的问题。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。

系统中存在随机噪声的多智能体系统的情况，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。在现实世界中，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。多智能体系统中的噪声一般分为加性噪声和乘性噪声两类，这样整个系统就变成了一个随机系统。对于加性测量噪声，它与多智体系统的状态无关，加性测量噪声的强度是由外界因素决定的。有学者已经研究了加性噪声对一阶多智能体系统收敛的充分必要条件。在加性噪声环境下，一般的多智能体系统一致性问题也有了研究。

与加性噪声相比，乘性噪声更能反映邻居带来的信息受到环境的干扰，其强度取决于多智体系统的状态。而对于受到乘性噪声干扰，具有领导者的多智能体系统目前研究甚少。

发明内容

以上分析了随机多智能体系统的一致性问题，包括加性和乘性噪声的情况，从现状看来，大部分学者在对于一般多智能体系统，都考虑了噪声干扰的影响。但是在乘性测量噪声环境下，并未考虑一般线性多智能体系统。因此，本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有领导者的一般线性多智体系统及其一致性控制方法，使得该系统在乘性噪声环境下能在达到一致稳定性。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种具有乘性噪声的线性多智体系统的一致控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建在随机噪声干扰下具有领导者的一般线性多智能体系统模型；

S2、根据一般线性多智能体系统模型，设计分布式随机共识的所述多智能体系统的控制协议；

S3、利用有向生成树图获取多智能体系统中各个智能体之间的通信关系，且仅有根节点智能体才能接收到领导者的信息，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；

S4、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求解微分算子；

S5、设计耦合强度和控制增益矩阵，确认微分算子最简式；

S6、对微分算子最简式求期望，得到稳定的多智能体系统，完成具有乘性噪声的线性多智体系统一致性控制。