二阶离散 leader-following多智能体网络的分布式编队控制.pdf

《二阶离散 leader-following多智能体网络的分布式编队控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、枟自动化与仪器仪表枠２０１６年第３期（总第１９７期）倡二阶离散leader－following多智能体网络的分布式编队控制韩娜妮，张可儿（陇东学院电气工程学院甘肃庆阳，７４５０００）摘要：研究了二阶离散有向多智能体网络的分布式编队控制。考虑固定网络拓扑，针对给定的二阶离散多智能体系统及虚拟ｌｅａｄｅｒ的模型，设计了分布式编队控制协议。通过应用相应的数学工具，证明了当有向多智能体网络中虚拟ｌｅａｄｅｒ全局可达时，多智能体系统在所设计协议的作用下，可以实现所要求的编队，并且ｆｏｌｌｏｗｅｒｓ和ｌｅａｄｅｒ的速度达

2、到一致。数据仿真结果证明了所设计协议的有效性。关键词：二阶离散多智能体网络；编队控制；有向网络拓扑；一致性中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：ＡＤＯＩ编码：１０．１４０１６／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－９２２７．２０１６．０３．１４７Abstract：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅｍｕｌｔｉ－ａｇｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｆｉｘｅｄｔｏｐｏｌｏｇｙ．Ｆｉｒｓｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ

3、ｇｉｖｅｎｍｏｄｅｌｓｏｆｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅｍｕｌｔｉ－ａｇｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｖｉｒｔｕａｌｌｅａｄｅｒｆｏｒｆｉｘｅｄｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂｙｕｓｉｎｇｓｏｍｅｍａｔｈｔｏｏｌｓ，ｉｔｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｐｒｏｔｏｃｏｌｓｃａｎｍａｋｅｔｈｅａｇｅｎｔｓｆｒｏｍｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｆｏｌｌｏｗｅｒｓａｎｄｖｉｒｔｕａｌｌｅａｄｅ

4、ｒｒｅａｃｈｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｓｅｎｓｕｓｗｈｅｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｌｅａｄｅｒｉｓｇｌｏｂａｌｌｙｒｅａｃｈａｂｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Keywords：ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅｍｕｌｔｉ－ａｇｅｎｔｓｙｓｔｅｍｓ；ｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｉｘｅｄａｎｄｄｉｒｅｃｔｅｄｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｃｏｎｓ

5、ｅｎｓｕｓ协议的作用下，ｆｏｌｌｏｗｅｒｓ智能体能够跟随虚拟ｌｅａｄｅｒ，实现所０引言要求的编队，并且达到速度一致。近年来，多智能体系统协作控制由于其多方面的应用受１图论与问题描述到了学者的广泛关注。多智能体协作控制的研究主要集中在［１１］一致性、编队控制等方面。其中，尤其是一致性问题，作为其１畅１图论他研究方面的基础，由于其在无人机协作控制、移动机器人编G（V，ε，A）表示一个具有N个智能体有向网络拓扑，其中队控制、通信网络控制、无线网络等方面的广泛应用引起了研V＝（v１，v２，⋯，vN）是N个智能体节点，

6、ε彻V×V是有向边集合，［１－５］N×N究人员的极大关注，并做了大量的研究工作。A＝［aij］∈R是有权邻接矩阵，并且当εij∈ε时，aij＞０，否一致性问题，即多智能体系统中单个智能体经常要在某则，aij＝０。对于i∈V，当∑aij＝∑aji时，则相应的图称为平衡j∈Nij∈Ni些量（位置、速度等）上与其余智能体趋于一致，其是多智能图，Ni表示节点i的邻接集，即Ni＝｛vj∈V：vi，vj∈ε｝。并体系统协调控制中需要解决的重要问题之一。文献［１－３］研且对于所有的i∈V，aii＝０。N×N究了考虑时延和拓

7、扑切换等外界干扰时系统的一致性问题。有向图G的Ｌａｐｌａｃｉａｎ矩阵L＝［lij］∈R定义为：文献［４］研究了离散多智能体系统固定拓扑的一致性问题。－aiji≠jlij＝N在其基础上，文献［５］将一致性结果推广到存在时变时延的∑k＝１，k≠iaiki＝j切换拓扑，指出当所有可能的切换拓扑联合存在一个生成树将边序列（vi，vi１），（vi１，vi２），⋯，（vil，vj）称为节点vi，vj之时，系统在所设计的协议下能达到一致。相比较之前的结果，间的有向路径。在有向网络G中，若有一节点，从其他节点到其更容易满足，

8、也更符合实际情况。此节点都存在一条有向路径，则此节点全局可达。多智能体系统的分布式编队控制是在一致性协议的基础１畅２问题描述上考虑智能体之间的相对距离进行研究的。文献［６］中，本文考虑一个由N个智能体组成的有向网络拓扑，此网Ｃｈｅｎ等研究了一阶和二阶多智能体系统的分布式编队控制。络可用图G（V，ε，A）来表示，每个智能体为：考虑了有限输入、干扰和时延等因素对系统的影响。文献xi（k＋１）＝xi（k）