[发明专利]一种分数阶无人系统的有限时间多分组协同控制方法

权利要求书

1.一种分数阶无人系统的有限时间多分组协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

将分数阶无人系统看作是多智能体系统，根据分数阶多智能体系统中智能体之间的信息交互来确定系统的拓扑结构；设置系统中各个智能体分组所期望达到的一致值；对系统中满足牵制条件的智能体进行牵制；系统中各个智能体向其邻居智能体发送自身的位置信息，按照分组对接收到的邻居智能体的信息进行划分，得到同组及不同组智能体的位置信息；各智能体对接收到的信息进行处理，得到中间误差变量，将分数阶系统转化为与中间误差变量相关的整数阶系统；根据有限时间多分组一致控制协议对中间误差变量进行处理，得到该智能体与邻居智能体的位置误差；将位置误差代入动态方程以更新智能体的位置状态，使得多智能体系统在有限的时间内实现多分组一致。

2.根据权利要求1所述的一种分数阶无人系统的有限时间多分组协同控制方法，其特征在于，所述将分数阶无人系统看作是多智能体系统，根据分数阶多智能体系统中智能体之间的信息交互来确定系统的拓扑结构，具体包括：

信息交互是指智能体之间的通信过程，即各智能体向自己的邻居智能体发送自己的位置状态信息，同时也接收邻居智能体的位置状态信息。拓扑结构是指整体系统中智能体的通信网络结构，用于描述智能体间的通信关系，即哪个智能体与哪个智能体之间可以通信。

3.根据权利要求1所述的一种分数阶无人系统的有限时间多分组协同控制方法，其特征在于，所述设置系统中各个智能体分组所期望达到的一致值，并对系统中满足牵制条件的智能体进行牵制，具体包括：

对多智能体系统中的智能体分组，智能体可随机划分到任一组，合作与竞争关系均可存在于同组的智能体及不同组的智能体之间；

设置各分组所期望达到的一致状态值对弱连通拓扑结构下的多智能体系统中满足牵制条件的智能体进行牵制，施加牵制即控制系统中的部分智能体，使得整个系统中智能体达到各自分组所期望的一致状态值牵制方式为其中，d_i代表对第i个智能体所施加的牵制控制增益，x_i(t)代表智能体i的位置信息，表示智能体i所在分组期望达到的一致状态值。

对于某一智能体，若与其竞争的邻居智能体个数大于与其合作的智能体个数，则该智能体必须被牵制，且牵制增益需要满足其中，d_i代表第i个智能体的牵制增益，a_ij为智能体i与智能体j之间的拓扑连接权重，表示与智能体i合作的邻居智能体集合，表示与智能体i竞争的邻居智能体集合，即牵制增益要大于其竞争邻居智能体与合作邻居智能体的差值，；对于入度为零的智能体，该智能体必须被牵制，牵制增益满足d_i＞0。

4.根据权利要求3所述的一种分数阶无人系统的有限时间多分组协同控制方法，其特征在于，所述系统中智能体的分组方式为随机对智能体进行划分，同组智能体之间既可存在合作关系又可存在竞争关系，不同组智能体之间亦是。

5.根据权利要求1所述的一种分数阶多智能体系统的有限时间多分组一致控制方法，其特征在于，所述各智能体分别对与其同组的邻居智能体的位置信息及不同组的邻居智能体的信息进行处理，得到中间误差变量，并通过中间误差变量将分数阶系统转化为与中间误差变量相关的整数阶系统，具体包括：

中间误差变量设置为

其中，z_i(t)为智能体i的中间误差变量，表示对z_i(t)求1-α阶开普拓分数阶导数，α的范围为α∈(0,1]；表示与智能体i合作的邻居智能体集合，表示与智能体i竞争的邻居智能体集合，N_i为智能体i的邻居智能体集；a_ij为智能体i与智能体j之间的拓扑连接权重；x_j(t)与x_i(t)分别表示智能体j与智能体i的位置状态信息；d_i表示智能体i的牵制增益，若智能体i被牵制，则否则d_i＝0；代表第i个智能体所在分组期望达到的一致值；表示全体智能体的集合；表示对与其合作的智能体按照合作关系进行处理，表示对与其竞争的智能体按照竞争关系处理。