[发明专利]基于线性算子理论的固定时间的异构分群同步控制算法

权利要求书

1.基于线性算子理论的固定时间的异构分群同步控制算法,其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：创建一个包含N个智能体的多智能体系统，根据实际任务，创建多智能体系统的分群通信模型；

步骤S2：针对每个分群，创建不同的动力学模型；

步骤S3：设定异构分群同步控制参数，给定任意指定的收敛时刻，再进行控制算法可行性判断；

步骤S4：确定求解控制参数方法；

步骤S5：用步骤S4所确定的控制器实现多智能体系统的异构分群同步的快速收敛。

2.根据权利要求1所述的基于线性算子理论的固定时间的异构分群同步控制算法,其特征在于，步骤S1中的分群通信模型，具体建模方法如下：

步骤S11：针对含N个智能体的异构网络系统，根据智能体动力学特性是否一致，将其划分为s个不同的分类；

步骤S12：判断每个智能体的属性是否符合设定，若存在一个智能体属于两个及以上分类则不符合设定，返回步骤S11，重新设定，若同一分类内的智能体动力学特性相同，且所有分类的并集等于N，则进入下一步骤；

步骤S13：构造含分类的多智能体系统间的耦合机制，根据类间同耦合模型构造耦合机制，即每个智能体需要满足以下条件：

其中a_ij表示表示智能体j到智能体i的耦合权重，v_l表示第l个分类，Sum_lq是一个常数，只与分类v_l和分类v_q有关；

步骤S14：判断每个智能体是否满足步骤S13设定，如果符合，则进行步骤S2，否则重新设定。

3.根据权利要求1所述的基于线性算子理论的固定时间的异构分群同步控制算法,其特征在于，

步骤S2中，针对每个分群，创建不同的动力学模型，具体如下：

步骤S21：每个分类内智能体的动力学模型如下所述：

y_i(t)＝C_lx_i(t)

其中t表示系统时间，(A_l,B_l)为第l个分类的系统矩阵，x_i(t)和u_i(t)发分别表示第i个智能体的状态量和控制输入量；

步骤S22：判断同一分类内所有智能体的动力学模型是否一致，如果一致，进入步骤S3，不一致，返回步骤S2重新设定。

4.根据权利要求1所述的基于线性算子理论的固定时间的异构分群同步控制算法,其特征在于，步骤S3中所述的设定异构分群同步控制参数及其控制算法可行性判断，具体方法如下：

步骤S31：指定任意收敛时间t_f＞0，然后构造有限时间优化问题，获得第l个分类的局部时变控制增益其中τ∈[t₀,t_f]，t₀为起始时间，t_f为终端时间；

步骤S32:异构多智能体系统的固定时间分群同步控制算法设计如下：

其中a_ij和c_ij表示智能体j到智能体i的耦合权重以及待定耦合参数，c_ij的设定如下：当智能体j和i属于同一个分类时，c_ij＝c_l＞0，否则c_ij＝1，P_j(t)为第j个分类内控制器的时变控制增益矩阵，由步骤S31获得，系统时间t∈[t₀,t_f]，每个分类内的所有智能体间的通信方式满足含有向生成树的拓扑图；

步骤S33：对每个分类构造矩阵Ξ_l，使得矩阵在异步空间上是正定的，其中L_l表示第l个分类的Laplacian矩阵，

步骤S33：算法可行性判断，判断控制器是否符合条件：

其中X_l(t)表示第l个分类内所有状态变量的紧凑形式，若控制器能够使得V(t)在t趋于t_f时等于零，说明控制器符合条件，继续步骤S4，否则，重新进行控制参数设定。