[发明专利]一种多智能体输出编队跟踪控制方法及系统在审

专利信息
申请号: 202110800042.3 申请日: 2021-07-15
公开(公告)号: CN113485344A 公开(公告)日: 2021-10-08
发明(设计)人: 董希旺;石宇;于江龙;化永朝;李清东;任章;吕金虎 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G05D1/02 分类号: G05D1/02;G05D1/10
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 杜阳阳
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 智能 输出 编队 跟踪 控制 方法 系统
【说明书】:

发明涉及一种多智能体输出编队跟踪控制方法及系统,该方法首先基于局部通信信息,设计分布式编队轨迹生成器,实时生成异构智能体的期望编队轨迹;其次利用强化学习的原理,利用系统模型的输入输出数据,在线优化迭代得到稳定的最优反馈控制器;最后根据在线学习的结果,设计输出编队跟踪控制前馈补偿控制器,实现了编队跟踪控制。本发明大大节约了通信资源,降低了通信负担,同时无需利用跟随者智能体的任何模型信息,对环境适应性更好,并且跟踪控制精度高。

技术领域

本发明涉及控制理论和无人系统装备技术领域,特别是涉及一种多智能体输出编队跟踪控制方法及系统。

背景技术

多智能体系统的编队控制是目前控制理论和无人系统装备领域研究热点,并在工程中被广泛应用,例如无人机、无人车、机器人协同测绘、侦查、货物运输,武器系统集群组合攻击等多种民用及军用场景。当集群系统数目较多时,传统的基于引导、跟踪、行为规划等集中式控制方案消耗通信资源多、通信负担重。

因此,亟需一种多智能体输出编队跟踪控制方法及系统,以节约通信资源,降低通信负担。

发明内容

本发明的目的是提供一种多智能体输出编队跟踪控制方法及系统,以节约通信资源,降低通信负担。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

一种多智能体输出编队跟踪控制方法,包括:

建立多智能体系统的通信网络拓扑模型;

建立领导者智能体模型;

设计跟随者智能体的期望编队构型;

根据所述通信网络拓扑模型、所述领导者智能体模型和所述期望编队构型设计分布式编队轨迹生成器;

利用所述分布式编队轨迹生成器生成所述跟随者智能体的参考轨迹;

利用编队轨迹跟踪控制器使所述跟随者智能体的输出轨迹跟踪所述参考轨迹。

可选的,所述建立多智能体系统的通信网络拓扑模型,具体包括:

建立跟随者智能体与跟随者智能体之间的第一通信拓扑连通关系;

建立跟随者智能体与领导者智能体之间的第二通信拓扑连通关系;

根据所述第一通信拓扑连通关系和所述第二通信拓扑连通关系建立所述多智能体系统的通信网络拓扑模型。

可选的,所述领导者智能体模型表示为:

y0(t)=Rξ0(t)

其中,表示领导者智能体状态对时间的导数;ξ0(t)表示领导者智能体状态;S表示领导者智能体系数矩阵;R表示领导者智能体输出矩阵;y0(t)表示领导者智能体输出状态。

可选的,跟随者智能体的期望编队构型的具体表达式为:

其中,表示第i个跟随者智能体的期望编队构型;表示第i个跟随者智能体相对领导者智能体的状态偏移量;R表示领导者智能体输出矩阵。

可选的,所述分布式编队轨迹生成器的具体表达式为:

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