【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多智能体运动控制，具体地说，是涉及一种考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法。
技术介绍
1、近年来，随着电子信息、智能控制等技术的发展，单个智能体的系统集成度越来越高，功能越来越强大。然而，面对多样化的需求和复杂的应用场景，受硬件条件的限制，单个智能体的应用局限性日益突显。例如，受机载传感器以及通信设备的限制，单个智能体无法实现对任务区域的多维度、大范围覆盖；在执行高风险任务时，单个智能体极易因受到攻击或自身发生故障而失效，进而导致任务失败。集群系统采用多个智能体协同工作，通过集群内的信息共享，扩大对环境态势的感知，实现任务分配、搜索、侦察或打击等协同任务。此外，由于单个智能体成本低，机动性强，雷达散射截面小，集群系统可利用数量优势完成单个智能体无法实现的军事及民用任务。
2、在集群系统的分布式协同控制中，自主部署控制是其中一个重要的应用方向。自主部署指智能体能根据任务目标和邻居信息自行确定并调整位置，以便智能化地驱动智能体从当前位置到达适合完成任务的最优部署位置，从而提高任务目标的完成质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，主要解决单个智能体受机载设备性能限制，无法实现对任务区域的多维度、大范围覆盖的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，包括以下步骤：
4、s
5、s2，初始化阶段：各智能体i识别距离其最近的前后邻居智能体i-1和智能体i+1，并通过和邻居之间的信息交换得到其邻居的最大运动速度λi-1和λi+1；
6、s3，部署控制阶段：各智能体i仅测量与其邻居智能体i-1和智能体i+1之间的距离，并通过利用效能评估函数得出的控制律自主运动到最优部署位置；
7、s4，响应阶段：当任务区域内发生紧急事件时，首先从所有智能体中挑选到达时间最短的智能体，再指定该智能体以其最大速度运动到紧急事件所处位置进行处理。
8、进一步地，在所述步骤s1中，到达阶段运动到环形任务区域s上的智能体i的一阶动力学模型为：
9、pi(k+1)＝pi(k)+wi(k)δt
10、其中，pi＝[xi，yi]t为智能体i在二维平面上的位置坐标，wi＝[uxi，uyi]t为智能体i在二维平面上控制输入，δt是时间步长。
11、进一步地，在所述步骤s1中，智能体i在到达阶段的速度控制器为：
12、
13、其中，0<m<1，表示控制增益，||·||1表示向量的l1范数。
14、进一步地，在所述步骤s2的具体步骤如下：
15、s21，如果智能体i和智能体在时刻交互成功，智能体i将在此时对其到智能体m的距离进行测量，得到
16、s22，如果将智能体m加入集合如果将智能体m加入集合
17、s23，在ke时刻，智能体i的最近前向邻居和最近后向邻居将被分别挑选为和
18、s24，智能体i将向其前后邻居智能体i-1和智能体i+1请求它们的最大速度信息λi-1和λi+1；
19、s25，如果集合和集合中任一集合在ke时刻是空集，智能体i保持通信半径为r并在环形任务空间上沿逆时针运动，直到收到智能体i+1的回复信息；智能体i向智能体i+1请求其最大速度信息λi+1。
20、进一步地，在所述步骤s3中，部署控制阶段智能体i的一阶动力学模型为：
21、qi(k+1)＝qi(k)+εui(k)
22、其中，环形任务区域上的位置定义为以水平向右为正方向，绕圆心沿逆时针方向转过的角度，qi是智能体i在环形任务区域的位置坐标，ui为智能体i在环形任务区域上的控制输入，ε＞0为离散步长。
23、进一步地，在所述步骤s3中，各智能体i在部署控制阶段使用的速度控制器为：
24、
25、
26、
27、
28、其中，ηi＞0表示控制增益，表示智能体i测得的其到智能体j的距离，与智能体i到智能体j的真实距离di，j(k)＝qj(k)-qi(k)的关系为：
29、
30、ei，j表示智能体i测得时的乘性测量误差，满足0<δm≤ei，j≤δm；表示在k时刻智能体i的前后邻居集合。
31、进一步地，在所述步骤s3中，部署效能评估函数为智能体对环形任务区域上任意位置的最长到达时间，其表达式为：
32、
33、其中，环形任务区域上的位置定义为以水平向右为正方向，绕圆心沿逆时针方向转过的角度，q1，...，qn是智能体1到智能体n在环形任务区域的位置坐标，d(qi，q)表示从智能体i的位置到点q的最短距离，表示从所有智能体集合中选择到达点q时间最短的一个。
34、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
35、本专利技术的控制方法在同时存在乘性测量误差和有限通信距离时能使智能体自主部署到最优位置附近，减少多智能体系统到环形任务空间上任意位置的最大到达时间。到达阶段通过本专利技术提出的控制方法使各智能体运动到任务区域，初始化阶段各智能体通过本专利技术提出的方法识别最近邻居并收集其最大速度，部署阶段通过本专利技术提出的控制方法使各智能体运动到最优位置附近。本专利技术同时解决了多智能体系统在存在乘性测量误差时无法获得真实距离信息，以及通信距离有限时无法获得邻居实时信息的问题。当任务区域中发生紧急事件时，到达时间最短的智能体将被指定以最大速度运动到事件发生位置，最大程度缩短了多智能体系统对紧急事件的响应时间。
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1.一种考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，到达阶段运动到环形任务区域S上的智能体i的一阶动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，智能体i在到达阶段的速度控制器为：
4.根据权利要求3所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S2的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，部署控制阶段智能体i的一阶动力学模型为：
6.根据权利要求5所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，各智能体i在部署控制阶段使用的速度控制器为：
7.根据权利要求1所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中
...【技术特征摘要】
1.一种考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，到达阶段运动到环形任务区域s上的智能体i的一阶动力学模型为：
3.根据权利要求2所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤s1中，智能体i在到达阶段的速度控制器为：
4.根据权利要求3所述的考虑多种实际约束的环形区域多智能体协同部署控制方法，其特征在于，在所述步骤s2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，宋程，刘璐，
申请(专利权)人：香港城市大学成都研究院，
类型：发明
国别省市：
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