[发明专利]一种完全分布式保性能通信容错编队控制方法

摘要

本发明公开了一种完全分布式保性能通信容错编队控制方法，包括：Step1：根据应用场景需求设定系统矩阵A和输入矩阵B的值；Step2：设定性能优化增益矩阵Q的值；Step3：编队向量f(t)设定；Step4：编队可行性判断；Step5：设定一个平移因子γ；Step6：对于给定的系统故障水平选择适当取值的标称收敛速率δ和放缩因子μ，使得系统可容错条件成立；Step7：对于给定的参数δ、μ、γ和Q，求解一个同时满足不等式FBBTF‑μF≤0和FA+ATF+δF‑γFBBTF+2Q≤0的F；Step8：将F带入K＝BTF和W＝FBBTF，求解控制增益矩阵K和权重增益矩阵W；Step9：根据Υ的表达式求解保性能成本值，实现系统的保性能编队设计；Step10：保性能容错编队效果验证。本发明通过合理设定参数，可实现保性能容错时变编队控制，系统容错率可接近100％。

主权项

1.一种完全分布式保性能通信容错编队控制方法，其特征在于，该方法基于的多智能体系统包含N个同构智能体，其第i个智能体的动力学模型描述如下：其中x_i(t)和u_i(t)分别表示第i个智能体的状态变量和控制输入，A和B分别为系统矩阵和输入矩阵；采用向量表示多智能体系统所要形成的编队，其中第i个智能体的编队向量为分段连续可微分的向量f_i(t)(i＝1,2,…,N)；该方法基于的保性能容错时变编队控制协议如下：其中x_ij(t)＝x_j(t)‑x_i(t)，f_ij(t)＝f_j(t)‑f_i(t)，K为控制增益矩阵，w_ij(t)为t时刻智能体j到智能体i的作用权重，N_i为智能体i的邻居集，W为权重增益矩阵，J_P为性能优化指标函数，Q为性能矩阵；T表示智能体i与其邻居之间通信连通的时间段集合，代表系统中智能体i与其邻居之间通信失效的时间段集合，两者满足和的关系；该方法包括以下步骤：Step1：系统参数设定，根据应用场景需求设定系统矩阵A和输入矩阵B的值；Step2：保性能指标设定，设定一个能够满足系统保性能要求的性能优化增益矩阵Q的值；Step3：编队向量设定，设定一个系统需要实现的编队向量f(t)；Step4：编队可行性判断，检验编队向量f(t)是否满足时变编队可行性条件如果条件满足，继续Step5，如果条件不满足，那么多智能体系统(1)在保性能容错时变编队控制协议(2)作用下不能实现f(t)所确定的编队，返回至Step1重新进行系统参数设定和编队向量设定；Step5：自适应控制参数设定，根据系统自适应控制要求设定一个平移因子γ；Step6：通信容错参数设定，对于给定的系统故障水平选择适当取值的标称收敛速率δ和放缩因子μ，使得系统可容错条件成立；Step7：求解正定矩阵F，对于给定的参数δ、μ、γ和Q，求解一个同时满足不等式FBBTF‑μF≤0和FA+ATF+δF‑γFBBTF+2Q≤0的F；Step8：求解协议的增益矩阵，将F带入K＝BTF和W＝FBBTF，求解控制增益矩阵K和权重增益矩阵W；Step9：保性能成本值确定，根据Υ的表达式求解保性能成本值，实现系统的保性能编队设计，编队控制协议相关参数设计完毕；Step10：保性能容错编队效果验证，将求得的K和W代入保性能容错时变编队控制协议(2)中，并用保性能容错时变编队控制协议(2)对多智能体系统(1)进行保性能容错编队控制，验证系统编队效果及保性能效果。