含有对抗因素的多智能体一致性控制方法技术

本发明专利技术公开了一种含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，包括：步骤一、建立含有外部系统的线性系统数学模型；步骤二、针对一阶多智能体线性系统，引入全局位置向量di，建立介入四部分对抗一致性的线性系统模型；步骤三、设计相应的介入四部分对抗一致性控制器；步骤四、运用控制器达到介入四部分对抗一致性。本发明专利技术含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，其考虑了多智能体系统合作/对抗关系共存情况下，四部分对抗一致性问题，其在四部分对抗一致性的基础上加入一个虚拟的领导者进行调节和指导，由此达到介入四部分对抗一致性，且多智能体系统达到介入四部分对抗一致时，所有状态是收敛到某一设定值di的。

Multi agent consensus control method with adversarial factors

The invention discloses a multi factors contain intelligent control method, which comprises the following steps: a body of consistency, a linear mathematical model of the system with external system; step two, according to a multi-agent linear system, the introduction of global position vector Di, a linear system model of intervention against the consistency of four; step three, the corresponding design involve four parts against the consistency of the controller; step four, the controller reaches four part against the consistency of intervention. Multi agent consistency control method of the invention contain factors, the multi-agent system cooperation / adversarial relationship under the condition of the coexistence of the four part against the consistency problem, the four part against the consistency of adding a virtual leader for regulation and guidance, so as to achieve the four part against consistency intervention, and multi-agent system to involve four parts against the agreement, all States converge to a set value di.

【技术实现步骤摘要】
含有对抗因素的多智能体一致性控制方法
本专利技术涉及多智能体系统控制
，特别涉及一种含有对抗因素的多智能体的控制方法。
技术介绍
多智能体系统中的一致性问题研究虽然已有较长的历史，但鉴于其潜在的应用价值，多智能体系统一致性问题在近年来也引起了不同领域的广泛关注，其研究的深度和广度也不断提高。然而，在一些现实世界的情形中，某些智能体之间相互协同合作，而与另外一些智能体之间竞争或者对抗，这种情形在社会网络理论中较为常见。这种网络被称为对抗网络，它们可以通过符号图来表示，此时连接智能体之间的权值可能为正值或者负值。其中联系两个智能体之间的边，权值为正值的表示朋友、协作、信任、喜欢的关系，权值为负值的表示敌人、对抗、不信任、不喜欢的关系，因此一致性概念进一步得到扩展。由此可见，合作/对抗关系共存的状态是自然界常见的。目前对合作/对抗关系共存的多智能体网络系统的研究结果是有限的，对于四组对抗智能体的一致性研究更是少之又少，而四组对抗一致性的研究也是同样具有很高的研究价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，以实现控制合作/对抗关系共存情况下的一阶线性多智能体系统，使得能够达到介入四部分对抗一致性，并且系统是渐进稳定的。本专利技术含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，包括：步骤一、建立含有外部系统的线性系统数学模型定义无向图G(A)的每个节点是一个智能体，并由n个智能体组成一个系统；每条边(si,sj)∈ε代表了智能体Si和智能体sj一条有效的信息通道，并定义第i个智能体为如下的动态系统：式中其中xi表示智能体si的状态，ui表示控制输入；同时引入一个虚拟的领导者，所述虚拟领导者用于调解和指导四组智能体，该虚拟领导者是由一阶外部系统来描述的，且满足如下条件：式中x0(t)和v0(t)分别表示外部系统的状态和输入；步骤二、针对一阶多智能体线性系统，引入全局位置向量di，建立介入四部分对抗一致性的线性系统模型；对于四组对抗的多智能体，分别表示为V1,V2,V3和V4，它们共同组成整个多智能体系统V，其中V＝V1∪V2∪V3∪V4，所有智能体的状态满足：其中di为全局位置向量，在初始设定；为正的常数；步骤三、设计相应的介入四部分对抗一致性控制器；式中，sgn(·)表示符号函数，aij表示智能体间的连接权值，dj和di的本质相同，dj表示第j个智能体的全局位置向量；权重bi表示智能体s1到智能体sn和虚拟领导者之间的交互关系，bi＞0当且仅当从领导者到智能体si之间存在一条通信渠道；v0(t)是外部系统的输入且被所有智能体知道；矩阵Aq有四种不同的形式，并且每种形式代表智能体之间一种特定的关系，所述关系为合作关系或者对抗关系；矩阵Ali也有四种不同的形式，并且每种形式代表智能体之间一种特定的关系，所述关系为合作关系或者对抗关系；Aq和Ali的具体定义如下：在第一组智能体和第二组智能体间有在第一组智能体和第三组智能体间定义在第一组智能体和第四组智能体间定义如果两个智能体属于同一个特定的组，也就是说，同一组里存在一种合作关系，即有步骤四、将控制输入ui输入系统，达到介入四部分对抗一致性。本专利技术的有益效果：本专利技术含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，其考虑了多智能体系统合作/对抗关系共存情况下，四部分对抗一致性问题，其在四部分对抗一致性的基础上加入一个虚拟的领导者进行调节和指导，由此达到介入四部分对抗一致性，且多智能体系统达到介入四部分对抗一致时，所有状态是收敛到某一设定值di的。附图说明图1是本专利技术中介入四部分一致性控制器的设计步骤原理图；图2是一阶线性对抗网络拓扑结构图；图3是一阶线性对抗网络位置状态xi1跟踪图；图4是一阶线性对抗网络位置状态xi2跟踪图；图5是一阶线性对抗系统位置误差ei1＝xi1-di1跟踪图；图6是一阶线性对抗系统位置误差ei2＝xi2-di2跟踪图。具体实施方式针对图2的带有领导者的四部分多智能体系统拓扑结构，为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，现结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术创造的范围。本实施例含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，包括：步骤一、建立含有外部系统的线性系统数学模型定义无向图G(A)的每个节点是一个智能体，并由n个智能体组成一个系统；每条边(si,sj)∈ε代表了智能体Si和智能体sj一条有效的信息通道，那么第i个智能体可被定义为如下的动态系统：式中其中xi表示智能体si的状态，ui表示控制输入；同时引入一个虚拟的领导者，所述虚拟领导者用于调解和指导四组智能体，该虚拟领导者是由一阶外部系统来描述的，且满足如下条件：式中x0(t)和v0(t)分别表示外部系统的状态和输入；因此状态xi(t)是由虚拟领导者的信息和全局位置向量信息共同决定的，这就叫做介入四部分对抗一致性。步骤二、针对一阶多智能体线性系统，引入全局位置向量di，建立介入四部分对抗一致性的线性系统模型；对于四组对抗的多智能体，分别表示为V1,V2,V3和V4，它们共同组成整个多智能体系统V，其中V＝V1∪V2∪V3∪V4，所有智能体的状态满足：其中di为全局位置向量，在初始设定；为正的常数。步骤三、设计相应的介入四部分对抗一致性控制器；式中，sgn(·)表示符号函数，aij表示智能体间的连接权值，dj和di的本质相同，dj表示第j个智能体的全局位置向量；权重bi表示智能体s1到智能体sn和虚拟领导者之间的交互关系，bi＞0当且仅当从领导者到智能体si之间存在一条通信渠道；v0(t)是公式(2)描述的外部系统的输入且被所有智能体知道；矩阵Aq有四种不同的形式，并且每种形式代表智能体之间一种特定的关系，所述关系为合作关系或者对抗关系；矩阵Ali也有四种不同的形式，并且每种形式代表智能体之间一种特定的关系，所述关系为合作关系或者对抗关系；Aq和Ali的具体定义如下：在第一组智能体和第二组智能体间有在第一组智能体和第三组智能体间定义在第一组智能体和第四组智能体间定义如果两个智能体属于同一个特定的组，也就是说，同一组里存在一种合作关系，即有步骤四、将控制输入ui输入系统，达到介入四部分对抗一致性。下面对运用控制器达到介入四部分对抗一致性进行证明。首先令xi(t)＝col(x1,…,xn)∈R2n，di＝col(d1,…,dn)∈R2n。再定义：根据控制算法(4)，以及外部系统(2)，网络动态系统可以写成矩阵形式如下：式中L*是有向图G(A)的拉普拉斯矩阵，定义AL＝diag{Al1,Al2,Al3,Al4,…,Aln}，并且得出：式中L*可被看成是一个特殊的拉普拉斯矩阵，由五部分组成，这里，L0,L1,L2,L3,L4是在不同情况下拉普拉斯矩阵的组成元素，因为有符号图G(A)是对抗的，所以存在一个转换矩阵，也就是已经定义过的AL＝diag{Al1,Al2,Al3,Al4,…,Aln}，由式(6)，同时利用如下公式可进行标准转换：式中因为AL＝AL-1，根据式(6)，可以得到：式中ALA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，其特征在于：包括：步骤一、建立含有外部系统的线性系统数学模型定义无向图G(A)的每个节点是一个智能体，并由n个智能体组成一个系统；每条边(si,sj)∈ε代表了智能体Si和智能体sj一条有效的信息通道，并定义第i个智能体为如下的动态系统：

【技术特征摘要】
1.一种含有对抗因素的多智能体一致性控制方法，其特征在于：包括：步骤一、建立含有外部系统的线性系统数学模型定义无向图G(A)的每个节点是一个智能体，并由n个智能体组成一个系统；每条边(si,sj)∈ε代表了智能体Si和智能体sj一条有效的信息通道，并定义第i个智能体为如下的动态系统：式中其中xi表示智能体si的状态，ui表示控制输入；同时引入一个虚拟的领导者，所述虚拟领导者用于调解和指导四组智能体，该虚拟领导者是由一阶外部系统来描述的，且满足如下条件：式中x0(t)和v0(t)分别表示外部系统的状态和输入；步骤二、针对一阶多智能体线性系统，引入全局位置向量di，建立介入四部分对抗一致性的线性系统模型；对于四组对抗的多智能体，分别表示为V1,V2,V3和V4，它们共同组成整个多智能体系统V，其中V＝V1∪V2∪V3∪V4，所有智能体的状态满足：其中di为全局位置向向量，在初始设定；为正的常数；步骤三、设计相应的介入四部分对抗一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永端，卢婉婷，方觅，赖俊峰，
申请(专利权)人：星际重庆智能装备技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50