[发明专利]一种实现拉格朗日系统群体共识的方法、设备及存储介质

说明书

本发明属于控制技术领域，公开了一种实现拉格朗日系统群体共识的方法，具体包括如下步骤：S1、对拉格朗日系统进行动力学分析；S2、将由n个机器人组成的团队进行分组；S3、根据步骤S1和S2设计控制器算法。同时公开了能够存储上述方法的存储介质和能够实现上述拉格朗日系统群体共识的方法的设备。本发明解决了由于不确定参数影响系统性能和缺乏实现理想的群体共识的方法的问题。

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种实现拉格朗日系统群体共识的方法、设备及存储介质。

背景技术

网络化的欧拉-拉格朗日系统是一种具有代表性的复杂多智能体系统，近几十年来，该系统的分布式协调控制研究取得了很大进展，研究网络化的欧拉-拉格朗日系统的协调行为主要有两个原因：一是欧拉-拉格朗日系统动力学可以很好地描述很多机械系统，包括自动驾驶汽车，机械臂和移动机器人；二是网络化欧拉-拉格朗日系统具有广泛的工程应用，特别是在复杂、集成的生产过程中，包括危险材料处理、水下航行器探测、环境监测、工业过程控制等。

早期研究人员已有的工作主要集中在多智能体系统的完全一致性上，即开发的控制协议使所有机器人收敛于相同的状态，即协议(或算法)使所有智能体收敛到同一轨迹上。然而，在完成一个复杂的合作任务时，一个代理网络必须能够感知并响应意外情况或任何变化，这时需要一个主体网络演化成几个群体，即同一群体中的所有主体达成完全一致，但不同群体的运动可能不一致。另一方面，拉格朗日动力学方程本身又具有时变、强耦合和非线性的动力学特征，这使得此类机器人控制系统的设计变得十分复杂。

由于各种物理约束和外界干扰等环境因素所造成的参数不确定，导致机器人系统的动力学可能会随时间发生变化，因此，这些不确定性将不可避免地降低具有不可预测响应的性能，特别是具有不确定参数的拉格朗日动力学；另一方面，在实际应用中，由于拉格朗日动力学特征，一般很难根据机器人的初始位置得到系统收敛的最终位置。因此，如何开发统一的方法来实现理想的群体共识是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种实现拉格朗日系统群体共识的方法、设备及存储介质。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种实现拉格朗日系统群体共识的方法，包括如下步骤：

S1、对拉格朗日系统进行动力学分析；

S2、将由n个机器人组成的团队进行分组；

S3、根据步骤S1和S2设计控制器算法。

进一步地，步骤S1中，建立欧拉-拉格朗日系统的动力学模型对系统群体进行动力学分析，所述欧拉-拉格朗日系统的动力学模型为：

式(1)中，q_i代表广义坐标，代表广义速度，n代表系统中机器人的总个数；M_i(q_i)∈R^n×n是对称正定惯量矩阵，只与广义坐标有关；是科氏力与离心力矩阵；gi₍q_i)∈Rⁿ是广义有势力；τ_i为控制力。

进一步地，步骤S2中分组步骤具体为：

假设对于由n个机器人组成的团队有一个对应的拓扑图是的划分，将机器人组成的团队分为k组，即设表示的是的第l个分组，l＝1，2，…，k，对应的拓扑图记作其中，拓扑图对应的拉普拉斯矩阵为：

式中是关于拓扑图的拉普拉斯矩阵，代表到的信息传递，i，j＝1，2，…，k；