[发明专利]基于脉冲控制的具有切换拓扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法

说明书

本发明属于智能信息控制领域，特别涉及一种基于脉冲控制的具有切换拓扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法，该方法包括：构建具有切换拓扑结构的多智能体系统；对构建的多智能体系统进行分组；设计脉冲控制协议和非脉冲控制协议；智能体在脉冲时刻和非脉冲时刻分别接收来自邻居智能体的状态信息；通过脉冲控制协议对脉冲时刻的邻居智能体状态信息进行更新；通过非脉冲控制协议对非脉冲时刻接收的邻居智能体状态信息进行更新；完成分组一致；本发明采用脉冲控制和非脉冲控制相结合的方法控制智能体接收邻居节点的状态信息，并更新自己的状态，既减少网络损耗，增强系统鲁棒性，还加快了系统的收敛时间。

技术领域

本发明属于智能信息控制领域，特别涉及一种基于脉冲控制的具有切换拓 扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法。

背景技术

近年来，由于在计算机科学、无人机等方面的潜在应用，多智能体系统受 到了广泛的关注。而在多智能体系统中一致性问题又最为关键，一致性是指系 统中智能体通过接收周围个体传递的信息，并与其邻居个体进行相互通信，最 后收敛到一个共同的状态。

目前，对于多智能体系统的研究的重点在于实现多智能体系统一致性，即 系统中的智能体实现一个共同的状态。然而，在现实应用中，一致性的状态可 能会随着环境、情形、任务以及时间的变化而变化。因此，提出了分组一致性， 即在系统中所有的智能体可以实现多个不同的状态。在多智能体系统分组一致 性的研究中，主要采用的是连续性控制方法。但相比于连续性控制，非连续性 控制具有更强鲁棒性、易于操作等优点，因此将非连续性控制引入多智能体系 统中是有必要的和可实现的。同时在多智能体系统研究中，考虑具有切换拓扑 结构的系统更贴合实际，使系统更加灵活。

然而仅仅采用脉冲的方法来实现系统的分组一致性，虽说提高了系统的鲁 棒性，但同时增加了系统的收敛时间。所以，急需一种脉冲控制和非脉冲控制 结合的控制方法来实现系统的快速分组一致性。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于脉冲控制的具有 切换拓扑结构的多智能体系统的分组一致性控制方法，该方法包括：

S1：构建具有切换拓扑结构的多智能体系统，获取脉冲时刻多智能体系统 的拓扑结构和非脉冲时刻多智能体系统的拓扑结构；

S2：根据脉冲时刻多智能体系统的拓扑结构和非脉冲时刻多智能体系统的 拓扑结构对构建的多智能体系统中的智能体进行分组；

S3：设计控制协议，设置的控制协议包括脉冲控制协议和非脉冲控制协议；

S4：智能体在脉冲时刻接收来自邻居智能体的状态信息，并通过脉冲控制 协议对脉冲时刻接收的邻居智能体的状态信息进行更新；

S5：在脉冲时刻更新状态信息后的智能体在非脉冲时刻接收来自邻居智能 体的状态信息，并采用非脉冲控制协议对非脉冲时刻接收的邻居智能体状态信 息进行更新；

S6：采用李亚普洛夫稳定性定理和图论知识对状态更新后的智能体进行验 证，完成分组一致。

优选的，获取多智能体系统的拓扑结构的过程包括：将智能体系统中的每 个智能体作为一个节点，获取系统的拓扑图，将图中的每条边作为相邻节点之 间的信息交互。