[发明专利]一种多智能体编队控制方法及系统

权利要求书

1.一种多智能体编队控制方法，其特征在于，包括：

获取多个智能体并将一个所述智能体作为一个通信节点；所述智能体包括机器人、无人机、潜艇、卫星以及航天飞行器；所述多个智能体为离散的智能体；

根据所述通信节点建立通信拓扑关系；多智能体系统通过智能体之间的互相通信来获取其它智能体的状态量，这种通信关系可以用代数图G来表示；假设多智能体系统中含有N个智能体，每个智能体分别用一个节点来表示；节点间的通信关系用权重矩阵W＝[w_ij]_N×N来表示，如节点i能够收到节点j的信息，则称节点j为节点i的一个邻居，令w_ji＝1，否则w_ji＝0； 节点i的入度定义为其中N_i表示节点i的邻居集合；入度矩阵为D＝diag{d₁,d₂,…,d_n}；通信图G的拉普拉斯矩阵L为L＝W-D；

根据所述通信拓扑关系确定事件触发协议；通信节点i需要通过获取邻居智能体的状态信息来生成多个智能体的编队u_i(t_k)，多智能体系统由N个智能体组成，第i个智能体模型为：其中，x_i(t)表示第i个智能体的状态，u_i(t_k)表示为所述多个智能体的编队，A表示智能体的第一个系统参数矩阵，B表示智能体的第二个系统参数矩阵，A和B均由智能体自身决定；t_k(k＝1,2,…)表示第k次采样时刻，h＝t_k+1-t_k为采样间隔；

为了避免连续通信带来的问题，为每个智能体设计一种事件触发协议，智能体通过自身以获取的信息进行计算监控，只有当满足事件触发协议时，向外发送一次当前时刻的自身状态值，其余时间保持通信静默，这样可以大幅度减少多智能体系统的通信量；

定义λ_i为拉普拉斯矩阵L的特征值并且满足0＝λ₁＜λ₂＜…＜λ_N；令常数c满足c＞2/λ₂，c用于保证控制器的稳定性；令常数κ满足0＜κ＜1，κ用于调节通信频率，通信频率随κ的增大而降低；令常数χ满足χ＞0，χ用于调节最小通信时间间隔，通信时间间隔随χ的增大而增大；

求解如下的黎卡提不等式：

PA+A^TP-2PBB^TP+2αP＜0，其中0＜α≤2λ₂；

定义p为矩阵的最大特征值，其中W为节点通信的权重矩阵，P为黎卡提方程的解，B为系统的第二个系统参数矩阵，是克罗内克积；

定义第i个智能体的状态误差变量为e_i(t)＝y_i(t)-x_i(t)；定义第i个智能体对其邻居通信节点j的状态估计变量其中为第j个通信节点的第m次触发时刻；通过引入y_j(t_k)，可以实现对第j个通信节点状态的较好估计，进一步降低通信量；为了下面记号简便，做如下变量替换：

则第i个智能体事件触发协议设计如下：即当f_i(t_k)＞0时，第i个智能体触发指令，向外广播当前时刻的自身状态值，此处的自身状态值即为邻居自身状态信息；

根据所述事件触发协议确定当前通信节点相邻的通信节点的邻居自身状态信息；所述邻居自身状态信息包括位置以及速度；

获取所述当前通信节点的第一自身状态信息；

根据所述第一自身状态信息以及所述邻居自身状态信息确定所述多个智能体的编队。

2.根据权利要求1所述的编队控制方法，其特征在于，所述根据所述通信拓扑关系确定事件触发协议具体包括：

确定所述通信节点之间的权重矩阵；

根据所述权重矩阵确定入度矩阵；

根据所述权重矩阵以及所述入度矩阵确定拉普拉斯矩阵；

获取所述拉普拉斯矩阵的特征值；

根据所述特征值确定事件触发协议。