[发明专利]一种线性多智能体系统的固定时间一致性控制方法

说明书

本发明涉及一种线性多智能体系统的固定时间一致性控制方法，属于自动控制技术领域，为线性多智能体系统中的各个跟随者在固定时间内达到跟踪领航者并保持与领航者相同状态的一致性控制方法。能够使得系统中的各个跟随者在限定的时间上限以内达到与领航者相同的状态，保证了较快的收敛速度与精度，并且该限定的时间上限为与初始条件无关，便于提前估计。相较于其它现有方法，本方法可以将具有多输入的各个线性智能体转化成单输入系统，并保证各个跟随者与领航者拥有相同的运动模态。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种线性多智能体系统的固定时间一致性控制方法，为线性多智能体系统中的各个跟随者在固定时间内达到跟踪领航者并保持与领航者相同状态的一致性控制方法。

背景技术

一致性控制问题是实现多智能体系统协同控制的重要基础问题，在生物系统、传感器网络、机器人团队、飞机编队等诸多领域有着广泛的应用。通过各个智能体可获得的局部信息构造的线性协议可以使得各个智能体的状态在时间趋于无穷大时渐近收敛到一致。相比于渐近一致控制，固定时间的一致性控制方法表现出更快的收敛速率、更高的精度以及卓越的抗扰能力，但固定时间控制方法的一致性建立时间通常与初始条件相关，难以提前估计。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种线性多智能体系统的固定时间内一致性控制方法，能够使得系统中的各个跟随者在限定的时间上限以内达到与领航者相同的状态，保证了较快的收敛速度与精度，并且该限定的时间上限为与初始条件无关，便于提前估计。相较于其它现有方法，本方法可以将具有多输入的各个线性智能体转化成单输入系统，并保证各个跟随者与领航者拥有相同的运动模态。

本发明提供的一种线性多智能体系统的固定时间一致性控制方法，智能体包括领航者和多个跟随者，具体步骤如下：

步骤1、建立线性多智能体系统中跟随者和领航者的状态模型，表达式分别为：

其中，为t时刻第i个跟随者状态向量的导数；为t时刻领航者状态向量的导数；x_i(t)为t时刻第i个跟随者的状态向量；x₀(t)为t时刻领航者的状态向量；A为智能体状态方程的系统矩阵；B为智能体状态方程的控制矩阵；u_i(t)为t时刻第i个跟随者的控制器；u₀(t)为t时刻领航者的控制器；

步骤2、建立跟随者和领航者的控制器模型，表达式为：

跟随者控制器模型：

u_i(t)＝Kx_i(t)+hv_i(t)；

领航者控制器模型为：

u₀(t)＝Kx₀(t)+hv₀(t)

其中，u_i(t)为t时刻第i个跟随者的控制器；u₀(t)为t时刻领航者的控制器；K为状态反馈系数矩阵；v_i(t)为t时刻第i个跟随者的控制输入量；v₀(t)为t时刻领航者的控制输入量；h为智能体的控制输入量的增益；

步骤3、对线性多智能体系统中跟随者和领航者的状态向量进行坐标变换获得跟随者和领航者的变换坐标；

步骤4、建立分布式固定时间观测器获得每个跟随者对领航者状态的观测值，表达式为：