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专利号: 2023106029426
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据含有不确定时滞和未知输入的领导‑跟随多智能体系统的动力学模型和通信拓扑结构建立所需要的状态空间方程,并根据领导‑跟随动力学模型特性将领导‑跟随动力学模型转化为全局跟驰误差系统;其中,所述领导‑跟随多智能体系统包括传感器,且含有可测噪声;

S2、根据全局跟驰误差系统和可测噪声设计增广系统;

S3、利用增广系统设计观测器,实现系统状态部分不可测部分和可测噪声的估计,获得增广系统状态信息;

S4、利用增广系统状态信息设计一致性控制协议,将领导‑跟随多智能体一致性控制问题转化为全局跟驰误差系统稳定性问题,并实现一致性控制;

所述领导‑跟随多智能体系统一般包括由1个领导者和N个智能体组成,所述领导‑跟随动力学模型包括:领导者动力学模型、跟随者动力学模型,其中,领导者动力学模型为:其中,xi(k)=Φ(k),k∈{‑τmax,‑τmax+1,···,0};

第i个跟随者动力学模型可以描述为:

其中, 表示第i个智能体的状态向量,

表示的智能体间延迟状态向量,τmin表示τ的下界,τmax表示τ的上界; 表示系统的输入向量, 表示系统的输出向量, 表示未知输入, 表示系统的扰动, 表示包含连续非线性函数的函数,A,Ad,B,C,D,E,F,G是具有已知和适当维度的满秩参数矩阵;

所述全局跟驰误差系统为:

其中,δi(k)=x0(k)‑xi(k),δi(k)定义为全局状态跟驰误差,x0(k)定义为领导智能体状态,xi(k)定义为第i个跟随智能体的跟驰状态。

2.根据权利要求1所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,所述增广系统设计如下:其中, M=[I 0],

由于

为满秩矩阵,总存在矩阵T和N,使得:

那么,根据上述等式,可以进一步将增广系统表示为:

3.根据权利要求2所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,由于所述增广系统可以被控制和观测,则设计比例积分观测器:其中, 是系统状态向量χi(k)的估计值,非线性函数 的估计值记作观测器的增益矩阵表示为L1和L2。

4.根据权利要求3所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,所述状态信息包括状态估计和未知输入,并由此设计出估计误差:其中,ei(k)表示状态估计误差,ηi(k)表示未知输入误差;确保 和则观测器能够实现对系统状态和未知输入的准确估计。

5.根据权利要求4所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,为实现所述观测器对所述状态估计和未知输入进行状态估计有效性分析,设计出以下误差系统,包括:其中, 根据上式,所述增广系统的观测

器误差系统可以进一步写为:

且所述增广系统的观测器估计误差系统可以进行线性变换:进一步简化为以下形式:

定义

根据Kronecker乘积的性质,所述增广系统观测器的估计误差系统可以表示为以下形式:

6.根据权利要求1所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,所述一致性控制协议的公式为:其中,当前状态和延迟状态之间的耦合强度分别定义为α和β,表τ(k)≥0示通信时延,Ni表示节点i的邻居节点集合,aij表示节点i与节点j之间的连接权重,K是一致性控制协议增益矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,所述步骤S4中全局跟驰误差系统稳定性分析公式为:

8.根据权利要求1所述的一种含不确定时滞的多智能体一致性控制方法,其特征在于,所述一致性控制协议分析包括分析全局跟驰系统状态:系统输入ui(k)、全局跟驰系统状态δi(k)、全局跟驰系统输出状态Yi(k)和原系统状态xi(k)。