[发明专利]一种二阶多智能体系统的领导-跟随比例一致性控制方法

说明书

一种二阶多智能体系统的领导‑跟随比例一致性控制方法，根据网络的拓扑结构确定跟随智能体与领导者，确定以领导者为根节点的有向生成树结构；其次根据期望实现多智能体状态比例关系，为跟随智能体选择比例参数，使二阶多智能体状态达到预期指定比例关系；最后在一个或多个跟随智能体能获取领导者信息的情况下，设计多智能体的领导‑跟随比例一致性协议，实现跟随智能体的状态以一定的比例严格跟随领导者的状态，所有跟随智能体的状态实现比例一致性。

技术领域

本发明涉及一种二阶多智能体系统的领导-跟随比例一致性控制方法，具体涉及一种基于有向拓朴的二阶多智能体系统的领导-跟随比例一致性控制方法，属多智能体技术领域。

背景技术

多智能体系统的协同控制在卫星、无人飞行器和交通等领域有着广泛的应用。一致性问题受到了广大科研人员的关注并对其展开了广泛的研究。众所周知，当前的一致性算法可以简单地分为两类，第一类是无领导者的一致性算法，第二类是带有领导者的一致性算法。在过去的十几年里，基于Jadbabaie A,Lin J,Morse A S(Coordination ofgroups of mobile autonomous agents using nearest neighbor rules.IEEETransactions on Automatic Control,2004)和Olfati-Saber R,Fax J A,Murray R M(Consensus and cooperation in networked multi-agent systems.Proceedings ofthe IEEE,2007)等所完成的开创性工作，多智能体系统的协同控制取得了重大的进展。一般来说，根据分布式控制算法，一致性的目标是所有的智能体通过信息的交换收敛到一个共同的值。

目前已经有大量有关带领导者的多智能体系统一致性的研究成果。由于二阶和高阶多智能体系统可以描述更复杂的应用方程，因此二阶和高阶多智能体系统的一致性问题受到了许多研究人员的关注。Ren W,Atkins E(Distributed multi-vehicle coordinatedcontrol via local information exchange.International Journal of Robust andNonlinear Control,2007.)研究了二阶线性多智能体系统领导-跟随一致性问题。Wen GG,Peng Z X,Rahmani A(Distributed leader-following consensus for second-ordermulti-agent systems with nonlinear inherent dynamics.International Journal ofSystems Science,2014)和Huang N,Duan Z S,Zhao Y(Leader-following consensus ofsecond-order non-linear multi-agent systems with directed intermittentcommunication.IET Control TheoryApplications,2014)研究了二阶非线性多智能体系统的领导-跟随一致性问题。Ni W,Cheng D Z(Leader-following consensus of multi-agent systems under fixed and switching topologies.SystemsControl Letters,2010)分别在固定拓扑和切换拓扑下研究了高阶多智能体系统领导-跟随一致性问题，但领导者的动力方程是线性的。在很多实际系统中，由于不同因素的影响，智能体个体的动态方程是不同的，因此，对于异质多智能体系统的领导-跟随一致性一致性问题的研究也受到了一些研究人员的重视。对于异质多智能体系统，Kim J M,Park J B,Choi Y H(Leaderlessand leader-following consensus for heterogeneous multi-agent systems withrandom link failures.IET Control TheoryApplications,2014)研究了在有向固定拓扑下一阶/二阶异质多智能体系统的领导-跟随一致性算法，在考虑了随机通讯失败情况下，设计了控制算法，利用线性矩阵不等式分别分析了无领导者和有领导者的异质多智能体系统的均方稳定性。