[发明专利]一种切换拓扑下的多智能体系统的领导跟随一致性方法

权利要求书

1.一种切换拓扑下的多智能体系统的领导跟随一致性方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一：建立具有时滞的高阶异构离散时间网络化多智能体系统的动态模型；

步骤二：针对具有时滞的高阶异构离散时间网络化多智能体系统的动态模型构造状态观测器，进行状态预测；

步骤三：根据步骤二对具有时滞的高阶异构离散时间网络化多智能体系统的动态模型的状态预测，设计切换拓扑和通信约束下领导跟随一致性控制协议；

步骤四：根据步骤三设计的切换拓扑和通信约束下领导跟随一致性控制协议，得到状态误差方程与估计误差方程的紧凑表达形式；

步骤五：利用状态误差方程与估计误差方程的紧凑表达形式，基于线性矩阵不等式获得状态估计增益矩阵K_i1,K_i2,K₀,i＝1,2,…,N；

步骤六：将步骤五获得的反馈增益矩阵K_i1,K_i2,K₀,i＝1,2,…,N；代入步骤三中的切换拓扑和通信约束下的领导跟随一致性协议，实现具有时滞的高阶异构多智能体网络化控制系统的切换拓扑和通信约束下的领导跟随一致。

2.根据权利要求1所述的一种具有时滞的高阶异构离散时间网络化多智能体系统实现切换拓扑和通信约束下的一致性方法，所述的步骤一为：

建立一个领导者智能体和N个跟随者智能体构成的离散时间网络化异构多智能体系统，领导者智能体动力学模型为：

其中x₀∈Rⁿ，u₀∈R^r，y₀∈R^m,分别为领导者的的状态、控制输入和测量输出；第i个跟随者动力学模型描述如下：

其中x_i∈Rⁿ，u_i∈R^r，y_i∈R^m分别表示第i个跟随者的状态、控制输入和测量输出；此外，A_i∈R^n×n，B_i∈R^n×r，C_i∈R^m×n为已知的矩阵；假设所有智能体的状态都不能获得，但输出的状态是可测量的，并且A_i、C_i(i＝1,2,…n)是检测的。

3.根据权利要求1所述的一种具有时滞的高阶异构离散时间网络化多智能体系统实现切换拓扑和通信约束下的一致性方法，所述的步骤二为：

为了估计第i个跟随者智能体的状态，构造智能体i的状态观测器为：

其中表示第i个智能体在时间t-τ到时间t-τ+1的状态预测，是时间t-τ-1到时间t-τ的输出预测，其中L_i∈R^n×m是状态观测器增益矩阵；

利用控制器测得可用信息，从时间t-τ+2到时间t的第i个跟随者的状态可以通过以下方式预测：

因为(A_i，C_i)是可检测的，所以L_i的存在使A_i-L_iC_i满足了Schur稳定。为了获得增益矩阵L_i，使用以下离散时间黎卡提方程：

这里，X_i＞0是唯一的解决方案，显然地，使我们能确保A_i-L_iC_i满足Schur稳定；

利用t代替公式(3)t-τ得：

根据上面信息可知，对于任何初始条件x_i(0)，状态估计的误差为：

e_i(t+1)＝(A_i-L_iC_i)e_i(t),i＝0,1,…,N, (7)

这里

综上，

显然地：