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专利号: 2024111885962
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,包括:建立包含竞争关系的二阶非线性多智能体系统模型;

基于建立的包含竞争关系的二阶非线性多智能体系统模型,通过在控制器中引入自适应控制增益机制,设计分布式自适应控制器;

基于设计的分布式自适应控制器,构建含动态参数的动态事件触发机制,具体包括:定义测量误差γxi(t)、γvi(t)如下:n

式中,xi(t)表示t时刻第i个智能体的位置;vi(t)∈R 表示t时刻第i个智能体的速度,n其中i=1,2,…,N,R表示n维欧几里得空间; 分别代表第i个智能体的第k次和第k+1次触发时间,k∈{1,2,...}; 表示 时刻第i个智能体的位置; 表示 时刻第i个智能体的速度;

基于定义的测量误差γxi(t)、γvi(t),构建含动态参数的动态事件触发机制,其表示如下:式中,inf{}表示下确界;gi(t)表示触发函数; 表示Si(t)的导数,Si(t)表示一个动态变量且满足初始值S0(t)>0;βi表示事件更新参数,βi>0;c表示权重系数,c>0;λmin表示最小特征值; 为一个正定矩阵, b1,b2,...,bN是对角矩阵 主对2

角线上的元素; ψ2=||L+diag{δ21(t),...,δ2N(t)}||,δ2i(t)为表示t时刻第i个智能体的自适应控制增益参数;φvi(t)表示误差向量;L表示拉普拉斯矩阵;T表示转置;

基于分布式自适应控制器和动态事件触发机制,构建受控误差系统,并对受控误差系统进行分析,获得多智能体系统实现自适应双向编队控制的充分条件和指数收敛速度。

2.根据权利要求1所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,所述方法还包括:通过不等式推导证明在动态事件触发机制与分布式自适应控制器作用下,多智能体系统实现双向编队过程中不会出现芝诺效应。

3.根据权利要求1所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,所述建立包含竞争关系的二阶非线性多智能体系统模型,具体包括:定义二阶非线性多智能体系统模型的动力学方程,包括智能体的位置与速度变量,以及非线性的连续函数,其数学表达式为:式中,t表示时刻; 表示xi(t)的导数,xi(t)表示t时刻第i个智能体的位置;

n n

表示vi(t)的导数,vi(t)∈R 表示t时刻第i个智能体的速度,其中i=1,2,…,N,R 表示n维n欧几里得空间,N表示智能体的个数;ui(t)∈R 代表对第i个节点施加的控制作用; 是非线性的连续函数;

定义领导智能体的动力学性态,其数学表达式为:n

式中, 表示x0(t)的导数,x0(t)∈R表示领导智能体的位置; 表示v0(t)的导n数,v0(t)∈R表示领导智能体的速度;

引入带符号有向图表示多智能体系统的通信拓扑,包括:带符号有向图:用带符号有向图G=(V,E,A)来表示多智能体系统的通信拓扑,其中V={1,2,...,N}是节点集合,代表各个智能体; 是边集合,表示智能体之间的通信N×N连接;A=[aij]∈R 是图G的邻接矩阵;

邻接矩阵A:矩阵中的元素aij定义了节点i和节点j之间的关系:aij>0表示节点i和节点j间为合作关系;aij<0代表节点i和节点j存在竞争关系;aij=0则表示节点i和节点j间无通信连接;

拉普拉斯矩阵L:

在多智能体系统中,所有智能体节点被划分为两个集群 和 每个集群内部相邻节点间为合作关系,而两个集群间节点连接为竞争关系;定义矩阵如果节点 则qi=1,如果节点

则qi=‑1;

确定多智能体系统实现双向编队的条件,其表示为:式中, 表示预设的编队队形, T表示转置。

4.根据权利要求3所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,通过在控制器中引入自适应控制增益机制,设计分布式自适应控制器,具体包括:通过在控制器中引入自适应控制增益机制,设计的分布式自适应控制器的数学表达式为:式中,α表示自由权重参数,α>0; 代表第i个智能体的第k次触发时间,k∈{1,2,...};

表示 时刻第j个智能体的位置; 表示预设的编队队形;δ1i表示反馈控制增益,δ1i≥0;δ2i表示自适应控制增益;

通过定义误差向量,得到自适应控制增益δ2i(t)的更新公式:其中

φvi(t)=qivi(t)‑v0(t)

式中, 表示δ2i(t)的导数;p表示常数,p>0;φxi(t)、φvi(t)表示误差向量。

5.根据权利要求1所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,基于分布式自适应控制器和动态事件触发机制,构建受控误差系统,并对受控误差系统进行分析,获得多智能体系统实现自适应双向编队控制的充分条件和指数收敛速度,具体包括:基于分布式自适应控制器和动态事件触发机制,构建受控误差系统;

运用Lyapunov稳定性理论,通过构建Lyapunov函数并求导,分析多智能体系统的稳定性和收敛性;

根据Lyapunov函数的求导结果,获得多智能体系统实现自适应双向编队控制的充分条件和指数收敛速度。

6.根据权利要求5所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,所述受控误差系统为:式中, 分别表示φx(t)、φv(t)的导数,表示卷积,In为n维的单位矩阵,

7.根据权利要求6所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,所述Lyapunov函数为:式中,V(t)表示Lyapunov函数。

8.根据权利要求7所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,根据Lyapunov函数的求导结果,获得多智能体系统实现自适应双向编队控制的充分条件为:

2 + +T 2 +T

式中,f表示收敛系数;θ=2+h+(c‑2α)λminB‑αλmin(L+L )+α,h表示Lipschitz系数,L+表示L的转置;

9.根据权利要求8所述的基于动态事件触发的多智能体系统双向编队控制方法,其特征在于,根据Lyapunov函数的求导结果,获得多智能体系统实现自适应双向编队控制的指数收敛速度为‑f。