[发明专利]一种多小车单级倒立摆系统的一致性控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种多小车单级倒立摆系统的一致性控制方法及装置，该方法包括S1、设置第l个小车单级倒立摆为领航者，设置N个小车单级倒立摆为所述领航者的跟随者；S2、根据以下算法确定N个跟随者中的第i个跟随者的反馈控制力u_i：i＝1,2,...,N,其中，x_i表示第i个跟随者的状态向量，x_j表示第j个小车单级倒立摆的状态向量，x_l表示领航者的状态向量，a_ij表示x_j与x_i之间的权重系数，a_il表示x_l与x_i之间的权重系数，K表示控制器增益矩阵；若所述第i个跟随者能够从第j个小车单级倒立摆获取第j个小车单级倒立摆的状态向量，则a_ij＝1，否则a_ij＝0。

【技术领域】

本发明涉及一种多小车单级倒立摆系统的一致性控制方法及装置。

【背景技术】

在多智能体系统的协同控制问题中，多个智能体通过信息通信等方式相互作用，以实现期望的整体目标。与单个智能体系统相比，多智能体系统具有更强的灵活性和更高的可靠性等。多智能体系统的协同控制在卫星编队控制、传感器网络信息融合、复杂动态网络的同步控制、拥塞控制、智能交通控制等领域有着重要的应用前景。一致性问题是多智能体系统协同控制中的基本问题，其目的是使得所有智能体的某些状态量趋于相同的值。一致性控制的目标是通过设计适当的一致性算法，使得每个智能体能基于局部信息实现所有智能体的某些状态趋于一致。

为了实现一致性，智能体之间需要交换必要的状态信息(比如，编队控制中车辆的位置、速度等)，因而信息的可靠传输和接收是保证所有智能体的状态收敛于相同值的前提条件。当多个智能体的信息经由无线网络进行传输时，由于网络时滞或可能发生的数据丢包等问题，使得系统的性能和可靠性受网络环境因素的影响。另外，为提高频谱的使用率需要多个智能体共享无线通信信道，从而引发了无线网络的分配和竞争问题。解决这一问题的方法是设计介质访问控制协议，以确保多个智能体的必要状态信息在一个采样周期内能被成功传输和接收。

倒立摆为欠驱动的不稳定系统，对信息的实时性要求较高，是控制领域中设计和测试控制策略常用的实验装置。研究共享无线网络的多个倒立摆的一致性控制问题能有效地验证一致性算法的有效性和介质访问控制协议在解决信息冲突问题上的可靠性。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种多小车单级倒立摆系统的一致性控制方法及装置，使得各倒立摆保持稳定状态并达到状态一致。

一种多小车单级倒立摆系统的一致性控制方法，

S1、设置第l个小车单级倒立摆为领航者，设置N个小车单级倒立摆为所述领航者的跟随者；

S2、根据以下算法确定N个跟随者中的第i个跟随者的反馈控制力u_i：

其中，x_i表示第i个跟随者的状态向量，x_j表示第j个小车单级倒立摆的状态向量，x_l表示领航者的状态向量，a_ij表示x_j与x_i之间的权重系数，a_il表示x_l与x_i之间的权重系数，K表示控制器增益矩阵；若所述第i个跟随者能够从第j个小车单级倒立摆获取第j个小车单级倒立摆的状态向量，则a_ij＝1，否则a_ij＝0；

S3、利用反馈控制力u_i对第i个跟随者进行控制。

优选的，