[发明专利]基于云计算的主从式多智能体预测控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于云计算的主从式多智能体预测控制系统及方法。该方法包括：数据缓冲器模块，设置在各智能体系统的传感器中，将传感时序数据序列及其时间戳打包发往云预测控制器模块；云预测控制器模块，设置在云端，基于数据缓冲器模块发来的时序数据序列和时间戳，计算主从智能体的时序预测控制序列，并将时序预测控制序列与其时间戳打包发送至时延补偿器模块；时延补偿器模块，设置在各智能体系统的执行器中，根据时间戳从时序预测控制序列中选择当前时刻应施加于智能体上的控制信号；云预测输出发生器模块，设置在云端，计算主智能体在当前时刻k到时刻的预测输出序列，并将其发往各从云预测控制器。本发明补偿了随机网络时延带来的误差。

技术领域

本发明涉及工程控制领域，特别是涉及一种基于云计算的主从式多智能体预测控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着通信、计算机及控制技术的逐渐发展，对单个个体的控制已难以满足工程应用的实际需求，因此，一些研究者提出了多智能体系统协同控制的概念。多智能体系统是由一组同构或异构的智能体组成，其中，每个智能体均具有独立的感知、计算、通信和决策能力。通过智能体之间的相互协作，完成复杂的控制任务。目前，多智能体系统的协同控制在实际应用中已取得丰硕的研究成果，如移动机器人编队控制、无人机编队飞行、卫星姿态协同控制等等。然而，多智能体系统协同控制目前仍存在两个重要的问题亟待进一步解决：1)随着多智能体系统规模的不断扩大和传感器数量的不断增加，多智能体数据处理能力难以满足实际工程要求；2)作为多智能体系统协同控制的基础，通信网络不可避免地带来一系列通信约束问题，包括随机网络诱导时延、数据包丢失和乱序，等等。上述问题极易对多智能体系统的控制性能造成不利影响，甚至会破坏整个系统的稳定性。

现有处理上述问题的方法主要存在以下几点不足：1)各智能体实际通信中产生的网络诱导时延具有较强的随机性，往往不同且远远小于其上界，而现有方法将其统一处理为固定时延具有较强的保守性；2)在现有方法中，智能体往往需要获取邻居的大量数据包用以计算自身控制量，使得控制器运算负担急剧增加。上述局限，大大地限制了现有多智能体系统预测控制方法在实际工程中的应用和推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于云计算的主从式多智能体预测控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于云计算的主从式多智能体预测控制系统，包括：数据缓冲器模块、云预测控制器模块、时延补偿器模块和云预测输出发生器模块；其中，

所述数据缓冲器模块，设置在各智能体系统的传感器中，用于将传感时序数据序列及其时间戳打包发往智能体i对应的云预测控制器模块，其中，i为智能体的编号，y_i(k)为当前时刻k采集到的数据，y_i(k-1)为当前时刻k的前一时刻采集到的数据，为当前时刻k的前时刻采集到的数据，为智能体i在反向通道随机网络时延的上界；