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专利号: 2025102097851
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:针对异质多智能体系统,为每个智能体建立动力学模型,将各智能体视为通信节点,搭建通信拓扑;

S2:智能体收集邻居节点的状态信息,构建误差系统估计领导者的状态矩阵和输出矩阵;

S3:设置自适应观测器,其依据邻居节点的实时状态信息,结合领导者的状态矩阵和输出矩阵估计领导者状态的凸包;

S4:基于自适应观测器的输出结果,同时结合时间缩放函数,构建时变编队跟踪控制协议;

S5:依据多智能体系统预期的编队结构,初始化时变编队跟踪控制协议,并通过一致性控制器,按照时变编队跟踪控制协议更新各智能体的状态,使所有智能体达到预设的编队。

2.根据权利要求1所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,构建通信拓扑的过程包括:构建有向图 包含M个跟随者和N个领导者,其中

表示节点集, 表示边集,

是图 的邻接矩阵,wij表示通信节点i到通信节点j的边权值,其中,当且仅当(si,sj)∈ε时wij=1,否则wij=0;节点si的邻居集用 表示;拉普拉斯矩阵被定义为 其中

diag()表示对角矩阵函

数;假设所有的领导者都没有邻居,则 其中, 表示M个

跟随者节点所构成子图的拉普拉斯矩阵, 表示从M个跟随者节点到N个领导者节点的连接关系所确定的拉普拉斯矩阵部分。

3.根据权利要求2所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,所述智能体的动力学模型为异质多智能体系统,包含M个跟随者和N个领导者;其中,跟随者的动力学模型包括:其中,i=1,2,…,M, 表示跟随者i的状态,ni表示xi(t)的维度,表示跟随者i的输出,p表示yi(t)的维度,ui(t)表示跟随者i的控制输入,Ai、Bi和Ci表示具有兼容维度的常数矩阵,并且Bi是行满秩矩阵; 表示跟随者i的状态变化量率;t表示t时刻;

领导者的动力学模型包括:

其中,k=M+1,M+2,…,M+N, 表示领导者k的状态,q表示xk(t)的维度;

表示领导者k的输出,p表示yk(t)的维度,S和R分别表示领导者的状态矩阵和输出矩阵,且具有兼容维度。

4.根据权利要求3所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,所述步骤S2包括:S21:根据智能体收集的邻居节点的状态信息,构建误差系统:其中,α和γ表示用户选择的正参数,Ts表示矩阵S的估计时间;TR表示矩阵R的估计时间;μ()表示时间缩放函数; 表示时间缩放函数的导数;Iq表示q阶单位矩阵;

T表示矩阵转置; 表示领导者i的状态矩阵估计误差,

Si表示智能体i对领导者状态矩阵的估计矩阵; 表示领导者i的输出矩阵估计误差,Ri表示智能体i对领导者输出矩阵的估计矩阵;表示矩阵 的变化率; 表示矩阵的变化率; 表示克罗内克积运算;

S22:根据构建的误差系统估计领导者的状态矩阵和输出矩阵:其中,Sj表示智能体j对领导者状态矩阵的估计矩阵,Rj表示智能体j对领导者输出矩阵的估计矩阵; 表示矩阵Si的变化率; 表示矩阵Ri的变化率。

5.根据权利要求4所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,所述自适应观测器包括:其中, 表示智能体i和智能体j之间的观测误差;ξi表示智能体i对领导者状态凸包的估计值,vi为耦合增益,vi0是耦合增益初始值,α和γ是用户选择的正参数;T1表示自适应观测器预先设定的观测时间;T表示转置。

6.根据权利要求5所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,所述时间缩放函数包括:其中,s>0表示大于0的参数,Tu表示用户选择的预设时间。

7.根据权利要求6所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,所述时变编队跟踪控制协议包括:其中,K1i满足Ai+BiK1i的hurwitz矩阵,xi表示智能体i的状态,ξi表示自适应观测器的输出结果,φi表示智能体i相较于领导者的偏移量,并且 为ni阶单位矩阵,表示矩阵Bi的Moore‑Penrose伪逆矩阵,K2i(t)=Ψi(t)‑K1iΦi(t)表示观测器增益矩阵,K3i(t)=K2i(t)+K4i(t)表示编队增益矩阵,(Φi,Ψi)表示调节器的解,K4i(t)为编队补偿量,Ki是过渡矩阵,T2表示用户预设的编队收敛时间。

8.根据权利要求7所述的一种基于指定时间观测器的异质多智能体系统编队控制方法,其特征在于,当满足如下条件时,所有智能体达到预设的编队:其中,yi(t)为当前时刻智能体i的输出,φyi(t)是期望编队的输出偏移量,βk(k=M+1,M+2,…,M+N)满足 表示N个领导者的凸包。