[发明专利]一种执行器饱和多智能体系统增益调度控制方法

说明书

本发明提出了一种执行器饱和多智能体系统增益调度控制方法，以代数图论知识为基础对多智能体系统进行建模，通过通信拓扑图构建多智能体信息传递路线，得到多智能体的一致性误差，构建了基于一致性误差和低增益反馈的控制器。本发明将研究离散增益调度控制方法来解决非对称输入饱和多智能体系统的一致性问题，通过给定集合离线增加低增益参数的值来提高多智能体一致收敛速度，并同时实现多智能体系统一致收敛和执行器不再发生饱和的控制目标。

技术领域

本发明涉及多智能体系统一致性技术领域，具体为基于增益调度控制的执行器饱和多智能体系统实现一致性的方法。

背景技术

随着科技的发展，多智能体系统在工业、军事、商业等实际应用领域的应用范围也越来越广，例如移动机器人系统，无人机系统，水下自动机器人系统，无线传感网络等等。其中，一致性问题是多智能体系统分布式协同控制研究中的一类基本问题。多智能体系统一致性问题受到越来越多的关注。

一致性问题是多智能体系统中的核心问题之一，所谓的一致性就是要求多智能体系统中每一个跟随者都达到跟领导者相同的状态。由于仪器或设备的物理限制，执行器饱和在控制系统中相当常见。忽略执行器饱和会降低系统性能，甚至导致多智能体系统不能趋于一致。在多智能体系统一致性问题的研究中，一致收敛速度是衡量控制系统性能的一个重要指标。因此，设计一种控制方法来提高执行器饱和多智能体系统一致收敛速度具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有控制方法的不足，设计一种执行器饱和多智能体系统增益调度控制方法。本发明以代数图论知识为基础对多智能体系统进行建模，通过通信拓扑图构建多智能体信息传递路线，得到多智能体的一致性误差，构建了基于一致性误差和低增益反馈的离散增益调度控制器。

本发明将研究离散增益调度控制方法来解决非对称输入饱和多智能体系统的一致性问题，通过给定集合离线增加低增益参数的值来提高多智能体一致收敛速度，并同时实现多智能体系统一致收敛和执行器不再发生饱和的控制目标。

本发明的具体步骤是：

步骤1、建立执行器饱和多智能体系统状态空间表达式及通信拓扑图

多智能体系统有N个追随者和一个领导者，其中领导者的状态空间表达式为：

追随者状态空间表达式为：

其中i∈I[1,N]表示第i个智能体，x∈Rⁿ,u∈R^m分别为状态向量和输入向量，n,m为正整数。A∈R^n×n为特征值在虚轴上的系统矩阵，B∈R^n×m为输入矩阵，且(A,B)可控，SAT表示非对称饱和函数，具有如下形式

SAT(u)＝[SAT(u₁) SAT(u₂)…SAT(u_m)]^T

且

其中v₁＞0,v₂＞0且v₁≠v₂。

对非对称饱和函数通过数学变换，可将执行器非对称饱和系统变为如下切换系统：

其中Δ为非单位对称饱和函数。δ(t)为切换信号。如下定义：

δ(t)＝σ₁(t)2^m-1+σ₂(t)2^m-2+…+σ_m(t)+1

其中