[发明专利]一种多智能体磁滞系统分布式输出反馈渐近一致控制方法

说明书

本发明公开了一种多智能体磁滞系统分布式输出反馈渐近一致控制方法，步骤如下：实时追踪参考信号轨迹及实际轨迹的一致性误差；将参考信号轨迹及实际轨迹的一致性误差输入含有非线性滤波器的动态面控制器；将动态面控制器所输出的实际控制信号作为磁滞模型的输入并根据磁滞模型的输出控制该多智能体系统；应用带动态高增益的状态观测器对多智能体系统的未知状态进行在线实时预估；将多智能体系统的状态估计值输入动态面控制器，并结合控制器内部参数估计的自适应率在线更新参数预估值，实现对多智能体系统的分布式输出反馈渐近一致控制。本发明的方法，能有效消除执行机构的磁滞效应并实现良好的跟踪控制性能，极具应用前景。

技术领域

本发明属于多智能体控制技术领域，涉及一种多智能体磁滞系统分布式输出反馈渐近一致控制方法。

背景技术

近几十年来，多智能体协调控制技术因其在集群控制，如无人机群控制、水下协同作业、机器人群编队以及卫星集群控制等相关领域的成功应用，使多智能体协调控制问题逐渐成为学者们广泛关注的重点。多智能体协调控制问题主要包括一致性、聚集、蜂拥、群集等，其中一致性问题在协同控制领域显示出巨大的工程应用潜力，是研究多智能体协调控制问题的关键。此外，在多智能体协调控制系统中，所设计的控制器不仅需要当前智能体的信息，还需要邻接多智能体的信息，这使得分布式控制器的设计更加具有挑战性。最近，文献一(Yang R,ZhangH,Feng G,et al.Robust cooperative output regulation ofmulti-agentsystemsviaadaptive event-triggered control[J].Automatica,2019,102:129-136.)通过著名的内模原理研究了具有扰动的不确定线性多智能系统的渐近协作输出调节问题，并设计了两种基于自适应控制策略和事件触发机制的新型分布式控制器，该控制器能大大减少数据传输的频率并能避免Zeno行为。在文献一的基础上，文献二(ZhangH,ChenJ,Wang Z,et al.Distributed Event-Triggered Controlfor Cooperative OutputtRegulation of Multiagent Systems With anOnline EstimationAlgorithm[J].IEEEtransactions on cybernetics,2020.)假设仅少数智能体外部系统的系统矩阵已知而各智能体的拓扑信息未知，进一步设计了一种新颖的分布式观测器以估计与拓扑相关的信息，实现了多智能体系统的渐近协同控制。然而，实际的物理系统往往存在非线性特性，研究具有非线性动态的多智能体系统有利于更好的描述系统特性进而达到更好的控制效果。文献三(Shen Q,Shi P.Output consensus control of multiagentsystems withunknown nonlinear dead zone[J].IEEE Transactions on Systems,Man,andCybernetics:Systems,2015,46(10):1329-1337.)研究了具有死区输入的二阶非线性多智能体系统的分布式一致性控制问题，提出一种分布式神经网络一致性控制方案。文献四(Hua C,Zhang L,Guan X.Distributed adaptive neural network output tracking ofleader-following high-order stochastic nonlinear multiagent systems withunknown dead-zone input[J].IEEE transactions on cybernetics,2015,47(1):177-185.)研究了具有死区输入的随机非线性多智能体系统的分布式一致性控制问题，在状态已知的情况下得到了实际跟踪的结果。文献五(Wu Z,WuY,Yue D.Distributed adaptiveneural consensus tracking control of MIMO stochastic nonlinear multiagentsystems with actuator failures and unknown dead zones[J].InternationalJournal of Adaptive Control and Signal Processing,2018,32(12):1694-1714.)进一步扩展了系统的应用范围，考虑了执行器故障的情况，并且其所设计的控制器能保证系统跟踪误差在预设性能界限范围内。