[发明专利]一种异质多智能体系统输出一致性教学系统及方法

权利要求书

1.一种异质多智能体系统输出一致性教学系统，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括四个智能体、一个LCD显示屏、一个路由器、两个电源、两个操纵杆；软件部分包括电机转速测量部分、智能体通讯部分、操纵杆操纵部分以及电机转速控制部分；

硬件部分中，四个Arduino UNO控制器和四个电机组成四个智能体，作为演示对象，演示四个节点的任意拓扑链接结构及拓扑之间的切换情况，包括四个电机的转速变化情况和最终是否根据输出一致性协议达到输出一致；LCD显示屏用来显示四个智能体的转速信息以及当前拓扑链接的代号；路由器作为四个智能体相互交换信息的通讯平台，使四个智能体之间相互交换信息；两个电源分别给路由器和四个智能体供电；两个操纵杆给出切换拓扑的指令；

软件部分中，电机转速测量部分采用光电传感器，光电传感器输出脉冲信号，脉冲频率和转速成正比，根据脉冲频率计算得到电机的转速；智能体通讯部分中，每个智能体通过路由器向全地址广播各自的转速信息，且每个智能体都接受邻居智能体发送的信息，根据需要选择采用或忽略某些特定信息；操纵杆给出切换指令，选取不同的拓扑链接模式，并且根据不同的拓扑链接模式达成相应的一致性协议，从而实现不同的定拓扑链接或切换拓扑链接；电机转速控制部分采用了PID控制器，将前向通道的转速信号反馈回来与一致性协议中的期望转速比较，以比较的差值作为误差信号，将这个误差信号输入给PID控制器，在短时间内达到期望输出转速，最终多智能体根据一致性协议达到输出一致。

2.根据权利要求1所述的异质多智能体系统输出一致性教学系统，其特征在于：所述四个电机包括三个小型直流电机和一个空心杯电机，所述四个电机的控制信号是数字信号，用PWM波进行速度控制；PWM控制开关器件的通断，通过电压反馈调整其占空比，输出幅值相等的脉冲。

3.根据权利要求1所述的异质多智能体系统输出一致性教学系统，其特征在于：操纵杆由电阻体和可移动的电刷组成，当可移动的电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

4.根据权利要求1所述的异质多智能体系统输出一致性教学系统，其特征在于：所述LCD显示屏采用I2C通讯方式，具有四根连接线，两根信号线，两根电源线。

5.一种异质多智能体系统输出一致性教学方法，其特征在于实现步骤如下：

步骤1：启动权利要求1所述的教学系统，根据光电传感器输出脉冲信号，脉冲频率和转速成正比，计算得到电机的转速；

步骤2：每个智能体得到自己的转速后，将转速信息通过路由器广播给其他智能体；

步骤3：每个智能体在得到邻居智能体的转速信息后，根据输出一致性协议，采用不同的拓扑链接结构，得到自己的期望输出转速；四个智能体，演示四个节点的任意拓扑链接结构及拓扑之间的切换情况包括四个电机的转速变化情况和最终是否根据输出一致性协议达到输出一致；

步骤4：每个智能体得到期望输出转速与当前转速的误差，输入给电机转速控制模块，采用PID控制器，将前向通道的转速信号反馈回来与期望值比较，以比较的差值作为误差信号，将这个误差信号输入给PID制器，在短时间内达到期望输出转速，从而实现不同的定拓扑链接或切换拓扑链接。