[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

说明书

本发明公开了一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法，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；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；构建各个子系统的输出调节方程，求解输出调节方程的解；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。本发明是自适应完全分布式控制方案，不需要多智能体系统的整体信息，在实际运用中只要获得各个子系统之间的相对信息，提高了控制方案的灵活性，适用于各种结构的异构双向多智能体系统。

技术领域

本发明涉及多智能体系统控制技术，具体涉及一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法。

背景技术

复杂异构多智能体系统的输出一致性研究在卫星控制、无人飞行器协作、交通路线规划等方面受到广泛关注并且得到运用。一般该研究只关注到系统之间的合作关系，但是有些系统例如社会观点动力学系统，各个子系统之间同时存在竞争和合作的关系，除了需要关注各个子系统本身的异构性，还需要关注各个子系统之间的连接关系，即异构双向多智能体系统输出一致问题。

根据文献检索发现，目前异构双向多智能体系统输出一致性研究都是基于多智能体拓扑结构的全局信息，主要是拓扑结构的Laplacian矩阵的特征值的最小实部。这是一种非完全分布式的控制方法，在设计控制律时需要预先获得多智能体系统的整体信息，大大降低了控制方案在实际使用中的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法。

实现上述发明目的的技术解决方案为：一种针对双向异构多智能体系统的输出一致控制方法，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。

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：