[发明专利]基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法

说明书

本发明公开了一种基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法，该方法针对包含一个领航智能体和多个跟随智能体的异构多智能体系统分布式协调跟踪问题，构建输出调节方程求解异构多智能体系统的控制器参数，提供迭代算法计算静态输出反馈控制增益，进而利用多智能体邻近交互规则和输出反馈技术设计分布式输出反馈跟踪控制器，使跟随智能体的输出能够有效跟踪领航智能体的输出变化轨迹，保证整个系统的稳定运行。本发明提出的基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法，控制结构简单，不仅解决了状态反馈物理不可实现问题，实现了系统协调跟踪目标，而且设计了输出反馈控制增益，提高了控制器设计的自由度，具有实用性。

技术领域

本发明属于多智能体系统一致性与协调控制技术领域，涉及基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法。

背景技术

多智能体系统是分布式人工智能的一个重要分支，是二十世纪末至二十一世纪初人工智能的前沿学科。多智能体系统的分布式跟踪控制技术因其具有低成本和高性能的优点而在移动机器人分布式优化，地面车辆或空中飞行器编队控制等工程领域中得到了广泛应用。然而,多智能体系统在许多实际应用过程中，各智能体的结构或功能不尽相同，比如，在有人或无人作战飞行器和地面车辆联合作战任务中，异构飞行器和地面车辆可以有不同的有效载荷携带能力，任务配置能力(高度，范围，持续时间)及不同的指挥、控制和数据采集功能。

由于硬件成本及对象模型本身限制，各个智能体的状态难以测量甚至不可测，状态反馈往往存在物理不可实现问题。因此，研究异构多智能体系统输出反馈跟踪控制方法，可有效利用能够测量的输出信息作为反馈信息来设计输出反馈控制器，而无需受到状态不可测的约束。现有技术文献：“Ma Q,Miao G.Output consensus for heterogeneousmulti-agent systems with linear dynamics[J].Applied Mathematics andComputation,2015,271:548-555.”利用动态输出反馈技术，研究了异构多智能体系统的输出跟踪控制，同时解决了状态反馈不可实现的问题，但其所设计的控制器结构较为复杂，不利于物理实现，影响控制可靠性，且成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法，本发明针对包含具有不同动态的跟随智能体和领航智能体的异构多智能体系统，在有向通信网络拓扑结构下，实现系统协调跟踪目标，同时解决状态反馈的物理不可实现问题，本发明简化了控制器结构，易于物理实现、降低成本并提高控制可靠性。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种基于迭代算法的异构多智能体输出反馈跟踪控制方法，所述控制方法具体如下：

S1：建立异构多智能体系统的信息交互模型；

S2：利用迭代算法求解输出反馈增益矩阵；

S3：确定系统耦合增益；

S4：设计分布式输出反馈跟踪控制器；

S5：搭建仿真模块，实现系统分布式协调跟踪目标。

所述步骤S1中，异构多智能体系统是由一个领航智能体和N个跟随智能体组成的异构多智能体系统，其中：

第i个跟随智能体的动力学模型是：

其中，y_i∈R^q,分别依次表示第i个跟随智能体的n_i维状态向量、q维输出向量和m_i维控制输入向量；

是已知实常矩阵；

所述领航智能体的动力学模型是：