[发明专利]多智能体的一致性分析方法、系统及应用

说明书

本公开提供一种多智能体系统的一致性分析方法、系统及应用。包括：将带有可变延迟的多智能体系统转换成时滞系统并进行离散化，将延迟项表示为指数形式的系统不确定性，得到非线性不确定性系统；采用多面体近似方法，将非线性不确定性系统近似表示为线性凸包模型；利用李雅普诺夫稳定性理论求解线性凸包模型，得到多智能体系统达到状态一致的充分条件。本公开创新性地将带有可变延迟的多智能体系统转换为带有系统不确定性的时滞系统，将前者的系统一致性等价为后者的系统稳定性，为采用李雅普诺夫稳定性原理创造了条件。相比以往的方法，本公开在计算复杂度与保守性的指标上均表现更好，可以在节约运算力的情况下得到更为精确的系统一致性条件。

技术领域

本公开属于自动控制技术领域，具体涉及一种多智能体的一致性分析方法、系统及应用。

背景技术

近年来，关于多智能体系统的协调控制问题越来越受到工程技术领域和科学研究领域的关注。目前，已在无人机编队、交通控制等领域得到应用。多智能体系统控制问题的基本研究包括一致性问题、编队控制、会和控制和聚结控制，后三个为一致性问题的推广。在实际应用中，多智能体系统需要依靠通信网络进行数据传输，那么通信网络的一些缺陷就成为了影响多智能体系统性能的重要因素，例如通信网络有限的带宽和容量，以及因此导致的通信延迟等。

目前，针对带有通信延迟的多智能体系统的一致性问题，各文献中所用的一致性协议的形式大体一致，但一致性分析的方法不同，由此得出的系统一致性条件(保证多智能体系统具有一致性时控制器参数及通信延迟需要满足的条件)在计算复杂度和保守性的表现各不相同，且适用范围也不一致。例如，基于广义奈奎斯特准则与频域控制理论的方法只能解决通信延迟固定且已知的情况；基于状态预估器和事件驱动的一致性控制方法只利用了智能体触发时刻的状态对其当前状态进行粗略估计，估计的误差较大，导致结果的保守性较大。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种多智能体的一致性分析方法、系统及应用。

本公开的一方面，提供一种多智能体系统的一致性分析方法，所述方法包括：

将带有可变延迟的多智能体系统转换成时滞系统并进行离散化，并将延迟项表示为指数形式的系统不确定性，得到非线性不确定性系统；

采用多面体近似方法，将所述非线性不确定性系统近似表示为线性凸包模型；

利用李雅普诺夫稳定性理论求解所述线性凸包模型，得到所述多智能体系统达到状态一致的充分条件。

在一些实施方式中，所述将带有可变延迟的多智能体系统转换成时滞系统并进行离散化，并将延迟项表示为指数形式的系统不确定性，得到非线性不确定性系统，包括：

假设多智能体系统满足如下动态方程：

其中，x_i(t)为t时刻第i个智能体的状态，和为系统矩阵；

采用如下一致性控制协议：

u_i(t)＝∑k_ij(x_j(t-τ)-x_i(t-τ))

其中，k_ij为控制器增益，τ为通信延迟，且满足τ∈[τ_min,τ_max]；

将所述多智能体系统以h为采样间隔进行离散化，得到如下非线性不确定性系统：

其中，ξ＝(x₁,x₂,…,x_N)，u＝(u₁,u₂,…,u_N)；