一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法技术

本发明专利技术公开了一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，包括

【技术实现步骤摘要】
一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法


[0001]本专利技术涉及信息交互
，具体涉及一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法
。

技术介绍

[0002]近年来，多智能体系统
(multi
‑
agent systems
，
MASs)
的协同控制在工业界和学术界获得了广泛关注，例如无人机编队飞行
、
快递分拣的移动机器人
、
卫星姿态同步
、
无线传感器网络估计和智能电网功率分配等
。
其中一致性作为协同控制的基础，现在已经成为人工智能控制方向的一个研究热点问题
。
[0003]多智能体系统一致性是指由多个智能体组成的群体，能够通过所设计的一致性协议进行信息交互，最终实现状态的趋同及其任务
。
[0004]通常情况下，多智能体系统由多个微小的嵌入式系统组成，智能体自身配备的计算能力
、
通信带宽和电池容量等资源条件有限，为了减少网络中的通信量和控制器的更新频率，提出了事件触发控制技术
。
[0005]在事件触发机制下，每个智能体仅在需要的时候才发送本地信息给它的邻居节点，即当且仅当触发条件满足时，智能体间才进行通信和控制输入更新，显然，事件触发控制避免了控制器的实时更新，可以有效节省通信和计算资源，进而延长智能体的运行寿命
。
[0006]为了增大触发时间间隔，减少事件频繁地触发，产生大量非必要的信息传递，进一步降低通信负担，动态事件触发机制得到了关注
。
[0007]现有技术中提出的动态事件触发控制策略的触发条件是固定的，不可智能调节触发频率，且没有考虑实际网络状态的影响，触发机制不能根据网络状态智能调节智能体间信息交互频率，导致系统不能高效合理地使用通信资源，同时现有的技术在设计控制策略时需要知道网络拓扑相关的全局信息，这使得它们在大型网络化多智能体系统中很难实现和应用
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，在触发条件中考虑了信道容量，使得事件触发机制随通信资源的变化智能调节
。
在通信网络性能不好的情况下，减少智能体间信息交互频率，进一步缓解通信负担，节省通信资源；在通信网络性能较好时，适当增加智能体间信息交互频率，在获得更好的控制性能的同时，使得多智能体系统可以更快收敛，进一步，系统控制方案的设计不依赖于网络相关的全局信息，实现了真正的完全分布式
。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0010]一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，包括以下步骤
:
[0011]S1
：建立多智能体之间信息交换的通信网络拓扑图；
[0012]S2
：确定多智能体系统动力学方程；
[0013]S3
：引入自适应控制，设计基于事件触发的完全分布式一致性控制输入策略；
[0014]S4
：求解代数黎卡提方程的解获得反馈增益矩阵；
[0015]S5
：基于
Lyapunov
定理和信道容量参数，设计通信链路感知动态事件触发控制策略；
[0016]S6
：通过完全分布式控制输入策略和通信链路感知动态事件触发控制策略达到多智能体一致性
。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：
S1
中，多智能体之间进行通信交换的网络拓扑是无向的，用图表示；
[0018]其中，由
N
个智能体构成节点集合智能体间进行信息交互的所有通信链路构成边集合
[0019]节点
i
能够从节点
j
获取信息，则节点
j
为节点
i
的邻居节点，节点
i
的所有邻居构成集合
A
＝
[a
ij
]N
×
N
为邻接矩阵；
[0020]当
(i,j)∈
ε
，则
a
ij
＝
a
ji
＝1，否则
a
ij
＝
0。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：
S2
中，基于由
N
个智能体所组成的系统，智能体
i
的运动学方程表示如下：
[0022][0023]其中，
x
i
(t)∈R
n
表示智能体的状态，
u
i
(t)∈R
m
表示智能体的控制输入，
w
i
(t)∈R
n
是有界外部干扰，
(A,B)
是可稳定的，对于外部干扰，存在一个矩阵
F∈R
m
×
n
满足
D
＝
BF。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：
S3
中，完全分布式一致性控制输入策略的设定过程为：
[0025]定义状态估计值，当触发更新时智能体的状态估计为
[0026][0027]定义组合变量为
[0028][0029][0030]此时状态误差为
[0031][0032]对每个智能体得到基于完全分布式自适应控制输入
[0033][0034][0035]其中，
K
为需要设计的控制增益，
F
为待确定的常数矩阵；
[0036]对于智能体
i
，称为触发时刻，
h
i
(t)
为对应智能体
i
的自适应耦合增益，
h
i
(0)>0。
[0037]作为本专利技术进一步的方案：
S4
中，代数黎卡提方程的解
P>0
；
[0038]PA+A
T
P
‑
PBB
T
P+I
n
＝0；
[0039]此时设反馈增益矩阵为
K
＝
B
T
P
，
Γ
＝
PBB
T
P。
[0040]作为本专利技术进一步的方案：
S5
中，基于
Lyapunov
定理和信道容量参数获取通信链路感知的动态事件触发条件，得到每个智能体下一触发时刻
[0041][0042][0043]式中，
η
i
(0)>0
，
β
i
>0
，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：建立多智能体之间信息交换的通信网络拓扑图；
S2
：确定多智能体系统动力学方程；
S3
：引入自适应控制，设计基于事件触发的完全分布式一致性控制输入策略；
S4
：求解代数黎卡提方程的解获得反馈增益矩阵；
S5
：基于
Lyapunov
定理和信道容量参数，设计通信链路感知动态事件触发控制策略；
S6
：通过完全分布式控制输入策略和通信链路感知动态事件触发控制策略达到多智能体一致性
。2.
根据权利要求1所述的一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，其特征在于，
S1
中，多智能体之间进行通信交换的网络拓扑是无向的，用图表示；其中，由
N
个智能体构成节点集合智能体间进行信息交互的所有通信链路构成边集合节点
i
能够从节点
j
获取信息，则节点
j
为节点
i
的邻居节点，节点
i
的所有邻居构成集合
A
＝
[a
ij
]
N
×
N
为邻接矩阵；当
(i
，
j)∈
ε
，则
a
ij
＝
a
ji
＝1，否则
a
ij
＝
0。3.
根据权利要求1所述的一种通信链路感知多智能体动态事件触发一致性方法，其特征在于，
S2
中，基于由
N
个智能体所组成的系统，智能体
i
的运动学方程表示如下：其中，
x
i
(t)∈R
n
表示智能体的状态，
u
i
(t)∈R
m
表示智能体的控制输入，
w
i
(t)∈R
n
是有界外部干扰，
(A
，
B)
是可稳定的，对于外部干扰，存在一个矩阵

【专利技术属性】
技术研发人员：武艳，乔飞宇，张雅淳，杨清海，沈中，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：