[发明专利]一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法及系统

权利要求书

1.一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：构建由虚拟领导自主体、N个编队自主体和M个跟随自主体组成的多自主体系统模型；

S2：确定多自主体系统网络拓扑；

S3：确定编队函数及控制目标；

S4：构造观测器，以观测虚拟领导自主体的状态信息；

S5：设计时变输出编队跟踪控制协议；

S6：设计观测器以估计虚拟领导自主体状态的凸包和编队函数的凸包；

S7：构造合围跟踪控制协议；

S8：设计时变编队-合围跟踪控制协议。

2.根据权利要求1所述的一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法，其特征在于：所述S1中，虚拟领导自主体提供跟踪轨迹，N个编队自主体形成设计的时变编队，M个跟随自主体趋于编队自主体形成的凸包中，完成输出编队-合围跟踪控制目标。

3.根据权利要求1所述的一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法，其特征在于：所述S2中，由N个编队自主体和M个跟随自主体构成的网络拓扑可用图G＝{V,E,W}来表示，其中，V＝{v₁,v₂,…,v_N+M}是顶点集，E＝{e_ij＝(v_i,v_j)}是边集，W＝[w_ij]∈R^(N+M)×(N+M)是邻接矩阵，如果e_ij∈E，则w_ij＞0，否则，w_ij＝0，且对于所有的i，w_ii＝0，Laplacian矩阵L＝[l_ij]_(N+M)×(N+M)，其中，对于i≠j，l_ij＝-w_ij。

4.根据权利要求3所述的一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法，其特征在于：N个编队自主体中只有N₁(1≤N₁≤N)自主体能接收到虚拟领导自主体的信息，即为informed编队自主体，其余N-N₁为uninformed编队自主体，对于每个uninformed编队自主体，至少存在一个informed编队自主体与其之间存在一条有向路径，对于每个跟随自主体，至少存在一个编队自主体与其之间存在一条有向路径；

由N个编队自主体和M个跟随自主体构成的网络拓扑对应的Laplacian矩阵可表示为：

其中，L₃∈R^M×N，L₄∈R^M×M。

5.根据权利要求4所述的一种离散异构多自主体编队合围跟踪控制方法，其特征在于：所述S3中，编队自主体i(i∈FL)的编队函数用h_i(k)∈Rⁿ表示，并且其满足h_i(k+1)＝A_hh_i(k),其中，A_h∈R^n×n是常数矩阵，并且满足以下假设：

假设：对于i∈FL∪FF，存在(X_hi,U_hi)满足：

其中控制目标：

对于给定的编队函数h_i(k)(i∈FL)和任意初始状态，若存在常数β_i≥0，满足：

则系统实现了时变输出编队-合围跟踪控制目标。