[发明专利]一种切换异构网络下的多智能体系统包含控制的实现方法

说明书

一种切换异构网络下的多智能体系统包含控制的实现方法，根据在跟随者间位置无向通信，速度有向通信，且含有多个领导者的多智能体通讯网络拓扑结构，确定以领导者为根节点的联合生成树结构；构造在速度拓扑不随时间切换时，所有可能的位置切换拓扑的并图组合连通的周期性切换的位置拓扑结构。再基于已确定的异构网络构造位置拓扑不随时间切换时，所有可能的速度切换拓扑的并图含有联合有向生成树的周期性切换的速度拓扑结构；分别为位置拓扑随时间切换、速度拓扑固定和位置拓扑固定、速度拓扑随时间切换两种情形下的多智能体系统设计相应的包含控制协议，从而实现跟随者都能运动到由领导者构成的凸包中，跟随者与领导者的速度实现一致。

技术领域

本发明涉及一种切换异构网络下的多智能体系统包含控制的实现方法，具体涉及一种基于无向切换位置拓扑、有向固定速度拓扑和无向固定位置拓扑、有向切换速度拓扑的多智能体系统的包含控制的方法，属于多智能体技术领域。

背景技术

近年来，多智能体系统分布式协同控制因其广泛的应用空间一直是不同领域的研究热点，如在多无人机协同控制，多机器人协同，多雷达姿态校正,多卫星轨道调整等方面已经取得了丰硕的成果，例如Bardhan R,Ghose D(Differential Games Guidance forHeading Angle Consensus Among Unmanned Aerial Vehicles.Journal of Guidance,Control,and Dynamics,2019)(无人机航向角一致性微分博弈制导)和Zhang H,Gurfil P(Cooperative Orbital Control of Multiple Satellites via Consensus.IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems，2018)(基于一致性的多卫星协同轨道控制)这些分布式协同问题的实际应用研究都是以多智能体系统的一致性问题为基础的。实际上，在多智能体系统中，一致性实现问题也一直是学者们研究的重点方向之一。

由以上成果可以看出，多智能体系统分布式一致性控制主要是通过分布式控制协议来实现多个智能体状态的最终一致，其中通信拓扑中可以不存在领导者或者仅有一个领导者。当领导者数量增多时，相应的一致性问题就转化成了包含控制问题，即所有的跟随者都能最终稳定收敛到由领导者构成的凸包中。

Ji，M，Ferrari-Trecate，G，Egerstedt，M，Buffa，A(Containment control inmobile networks.IEEE Transactions on Automatic Control，2008)(移动网络包含控制)首先对包含控制问题进行了研究，提出了一种走-停策略实现了无向通信拓扑下的包含控制。

Cao Y，Stuart D，Ren W，Meng Z(Distributed containment control formultiple autonomous vehicles with double-integrator dynamics:algorithms andexperiments.IEEE Transactions on Control Systems Technology，2011)(具有双积分动力学的多自主车辆分布式包含控制：算法与实践)在一致性算法的基础上，进一步讨论了无向网络下二阶系统分别在静态和动态领导者控制下的包含控制问题。

Qin J，Yu C，Gao H(Collective behavior for group of generic linearagents interacting under arbitrary network topology.IEEE Transactions onControl of Network Systems，2015)(任意网络拓扑下一般线性智能体的集体行为)研究了任意网络下多智能体系统的集体行为，发现在封闭强分支之外的智能体渐近地移动到由这些分支构成的凸空间中。