1.一种具有多层符号网络的多智能体系统二分包容同步方法,其特征在于,包括如下几个步骤:步骤1、考虑一类具有多层符号网络的多智能体系统,每一层符号网络均包含M个跟随者智能体节点、N‑M个领导者智能体节点,对多智能体系统进行建模;
令跟随者智能体节点的集合为 领导者智能体节点的集合为且N‑M>1,跟随者智能体节点的动力学方程为:其中 分别表示多层符号网络中第i个跟随者智能体节点的状态向量、控制输入和输出,A1、A2、B1、B2和C为常数矩阵,f(·)为非线性奇函数,τ(t)为有界且可微的时滞函数,满足0≤τ1≤τ(t)≤τ2和 领导者智能体节点的动力学方程为:其中 分别表示多层符号网络中领导者节点的状态向量和输出;
多层符号网络由S个单层符号网络构成,每一层用符号图 描述,k∈{1,2,...,S},多层符号网络的符号图 是结构平衡的,多层符号网络的邻接矩阵 和拉普拉斯变换矩阵 分别表示为:其中 且
步骤2、设计一种具有多层符号网络的基于输出测量的控制器;
为了实现具有多层符号网络的多智能体系统的二分包容同步控制,设计一种具有多层符号网络的基于输出测量的控制器ui(t),表示如下:其中η是待设计的控制器增益,
那么,跟随者智能体节点的动力学方程的公式(1)表示为,步骤3、得到具有多层符号网络的多智能体误差系统;
定义一个对角矩阵 当 时, 当 时,利用规范变换,令 那么多智能体系统的动力学方程的公式(1)和(2)表示如下,
令
可得:
T T T T
令F(ZF(t))=[f(z1(t)),f(z2(t)),...,f(zM(t))]T T T T
F(ZR(t))=[f(zM+1(t)),f(zM+2(t)),...,f(zN(t))]则多智能体系统动力学方程的克罗内克积形式,可表示如下:再构造状态误差
非线性函数误差
得到误差系统如下:
如果 将在控制器作用下具有多层符号网络的多智能体系统的二分包容同步问题转换为多智能体误差系统的稳定性问题,构造状态误差 其中
是领导者智能体节点ZR(t)所形成的凸包,当状态误差e(t)趋于0时,则意味着每一层符号网络的跟随者智能体节点轨迹均位于领导者智能体节点ZR(t)形成的凸包中,在各层符号网络的叠加控制作用下,可实现具有多层符号网络的多智能体系统二分包容同步控制;
步骤4、得到具有多层符号网络的多智能体系统二分包容同步条件,调整待设计的控制器增益,使得具有多层符号网络的多智能体系统实现二分包容同步:如果存在正定矩阵 和常数
σ1>0,σ2>0,使得如下不等式成立,2
其中 Ω22=‑(1‑μ)U+σ2ε In,并且常数β满足:
那么误差系统的公式(8)能够实现渐进稳定,此时调整控制器增益 使得具有多层符号网络的多智能体系统的公式(1)和(2)实现二分包容同步;
步骤1中,所述的f(·)为非线性奇函数,是指对于任意的 f(·)满足如下不等式,其中,i∈{1,2,...,N‑M},ε>0为已知常数,ρi≥0,步骤1中,所述的多层符号网络由S个单层符号网络构成,每一层用符号图描述,k∈{1,2,...,S},是指对于任意层符号网络,节点均没有自环路,步骤1中,所述的多层符号网络的符号图 是结构平衡的,是指各层符号图的两个节点子集 和 相同,且满足以下条件:①
②当 时,
③当 时,
所述的各层符号图的两个节点子集 和 相同,是指各层符号图中各节点的角色保持不变,且相邻层符号图的对应节点之间的信息交互是合作关系。
2.根据权利要求1所述的一种具有多层符号网络的多智能体系统二分包容同步方法,其特征在于:步骤1中,所述的多层符号网络的邻接矩阵 和拉普拉斯变换矩阵 分别表示为 其中对于任意层符号图 的拉普拉斯变换矩阵 而言,满足:矩阵 是M矩阵, 是行和为1的非负矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种具有多层符号网络的多智能体系统二分包容同步方法,其特征在于:步骤4中,所述的不等式公式(9)成立,是指利用LMI工具,将不等式公式(9)的可行性转换为Matlab中“GEVP”求解问题,其中 X=2βPC,利用Matlab中“GEVP”工具箱获得β的最小值βmin,再调整控制器增益