[发明专利]多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法

权利要求书

1.一种多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据异质多智能体系统中智能体之间的信息交互，确定系统的拓扑结构以及系统在收敛一致的过程中出现的子拓扑，计算子拓扑结构之间状态转换的概率，得到子拓扑之间的概率转移矩阵；

S2、对异质多智能体系统中的智能体进行分组，设置每个智能体分组期望的收敛状态值，将由子拓扑结构组成的联合拓扑中入度为零的智能体实施牵制；

S3、每个智能体向邻居发送自身的状态信息，智能体在接收到邻居智能体的发送的信息后，根据邻居智能体所在的分组，对收到的信息进行划分，得到相同组智能体的状态信息和不同组智能体的状态信息；

异质多智能体系统由一阶智能体和二阶智能体组成，一阶智能体包含位置信息，二阶智能体包含位置信息和速度信息，第i个智能体的位置信息用x_i(t)表示，速度信息用v_i(t)表示，任意两个智能体之间存在合作关系或竞争关系，用(x_j(t)-x_i(t))表示第j个智能体和第i个智能体的合作关系，用(x_j(t)+x_i(t))表示第j个智能体和第i个智能体的竞争关系；

S4、设置一致性控制协议，每个智能体根据一致性控制协议分别对相同组智能体的状态信息和不同组智能体的状态信息进行处理，得到该智能体与其邻居智能体的加权状态误差结果；

S5、将加权状态误差结果代入动态方程中对智能体的状态进行更新，同时系统根据子拓扑之间的概率转移矩阵进行子拓扑间的切换；

S6、切换子拓扑结构后，将每个智能体分组的状态信息分别与对应智能体分组期望的收敛状态值作比较，若每个智能体分组的状态信息达到各自期望的收敛状态值时，则系统达到分组一致；若存在至少一个智能体分组的状态信息未达到各自期望的收敛状态值，则重复上述步骤S2-S5对智能体的状态进行迭代更新，直到每个智能体分组的状态信息达到各自期望的收敛状态值时，异质多智能体系统达到分组一致。

2.根据权利要求1所述的一种多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法，其特征在于，将由子拓扑结构组成的联合拓扑中入度为零的智能体实施牵制包括：系统拓扑中入度为零的智能体必须被牵制；

系统拓扑中入度为零的智能体牵制方式包括：

其中，d_i代表第i个智能体的牵制增益，x_i(t)代表第i个智能体的位置信息，代表第i个智能体所在分组的期望收敛状态值。

3.根据权利要求1所述的一种多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法，其特征在于，对异质多智能体系统中的智能体进行分组包括：根据异质多智能体系统的系统拓扑对智能体进行分组，具有合作关系的分为同一组，将相互竞争的智能体分成不同组，即同组的智能体之间具有合作关系，不同组的智能体之间具有竞争关系；同组的智能体状态值趋于一致，不同组的智能体状态值趋于相反。

4.根据权利要求1所述的一种多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法，其特征在于，所述一致性控制协议包括：

其中，u_i(t)是第i个智能体的控制输入，α,β,γ表示系统的控制参数；N_Si表示智能体i在同组内邻居智能体节点的集合，N_Di表示智能体i在不同组内邻居智能体节点的集合，表示智能体i与智能体j之间在第σ(t)拓扑连接权重；x_j(t)表示智能体j的位置信息，x_i(t)表示智能体i的位置信息；d_i表示牵制增益，如果智能体i被牵制,则d_i0,否则d_i＝0；表示智能体i所在分组的期望收敛状态值；v_i(t)表示二阶智能体的速度信息，ζ₁、ζ₂分别表示一阶智能体集合和二阶智能体集合，且ζ₁∪ζ₂＝ζ，ζ表示所有智能体集合。

5.根据权利要求1所述的一种多智能体在Markov切换拓扑下的分组一致控制方法，其特征在于，所述动态方程包括：

其中，u_i(t)表示智能体i在t时刻的控制输入，x_i(t)表示智能体i的位置信息，表示对x_i(t)求导；v_i(t)表示二阶智能体的速度信息，表示对v_i(t)求导；ζ表示所有智能体集合，ζ₁表示一阶智能体集合，ζ₂表示二阶智能体集合，且ζ＝ζ₁∪ζ₂，