[发明专利]一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法

权利要求书

1.一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、构建双向异构多智能体系统的数学模型，系统的整体拓扑结构及Laplacian矩阵；

步骤2、构建各个子系统的自适应状态观测器，获得观测器稳定的观测状态；

步骤3、构建各个子系统的输出调节方程，求解输出调节方程的解；

步骤4、构建各子系统的控制律，使得整个多智能体系统达到双向输出一致；

步骤1中，分析各个子系统需要关注的相关物理量，运用状态空间的相关知识获得如下的状态空间表达式：

其中A_i为子系统的系统矩阵，B_i为子系统的控制矩阵，C_i为子系统的输出矩阵，x_i为子系统的状态，u_i为子系统的控制输入，y_i为子系统的输出，N为子系统的总个数；

步骤1中，分析各个子系统之间的信息交换关系，获得整个系统的整体拓扑结构，当俩个子节点为合作关系时，则他们之间的连接权重为正数，反之，他们之间是竞争关系，则连接权重为负；根据拓扑结构图构建整个系统的Laplacian矩阵L，构造方法为：

l_ij＝-a_ij,i≠j；i,j＝1,2,…,N

其中l_ij为L矩阵的每一项，a_ij为各个子系统之间的连接权重，N为子系统的总个数；

步骤2中，针对无向图系统，各个子系统构建如下自适应观测器：

其中S为稳定系统的状态矩阵，ρ_i为第i个状态观测器的观测状态，a_ij为子系统i与子系统j的连接权重，θ_i为自适应系数，系数g_i由是否可以获得参考系统的信息决定，可以该系数等于1，不可以该系数等于0，v为稳定系统的状态，系数d_i由子系统在整个系统所属的组决定，属于正向组取1，属于负向组取-1，Q、F、H为观测器的反馈矩阵，满足(S,Q)是可控的，F＝Q^TP,H＝PQQ^TP，矩阵P满足如下Riccati方程：

S^TP+PS+I-PQQ^TP＝0 (4)

针对有向图系统，在观测器中引入了一个单调递增函数，以增加设计的自由度：

其中y_i＝(d_iv-ρ_i)^TP(d_iv-ρ_i)为单调递增函数，该观测器的反馈矩阵定义与观测器(4)相同；观测器(4)和(5)趋向稳定的时候，观测状态满足：

步骤3中，具体的输出调节方程为：

其中Π_i,Γ_i为需要求出的解，S为稳定系统的状态矩阵，E为稳定系统的输出矩阵，A_i为子系统i的系统矩阵，B_i为子系统i的控制矩阵，C_i为子系统i的输出矩阵，N为子系统的总个数；

步骤4中，构建的控制律为：

u_i＝K_i(x_i-∏_iρ_i)+Γ_iρ_i i＝1,2，...,N (7)

其中u_i为子系统i的控制输入，K_i为控制律的反馈矩阵，满足矩阵A_i+B_iK_i为Hurwitz，A_i为子系统i的系统矩阵，B_i为子系统i的控制矩阵，在该控制律下各个子系统可以达到双向输出一致。