多智能体系统圆形编队控制与一致性

摘要

针对一组具有非恒同速度的多智能体系统圆形编队控制问题，提出了一组混合的分布式控制器。该控制器由两部分组成，一部分作用于系统的相位上，一部分作用于角频率上，其中角频率上的控制器主要协调系统中相位变化和初始角频率对系统稳定性的影响。编队设计主要基于系统的相位控制实现，为此给出了2种编队设计方案，即基于位置方法和基于位移方法，基于位置方法的智能体在进行编队时能够实时感知自身的期望中心位置并收敛到与之对应的期望位置；基于位移方法的智能体需要实时感知于邻居之间的相对位移，进而收敛到自身于邻居之间的期望中心位置之差。研究结果表明：在任意初始状态下具有非恒同速度的多智能体系统，在控制器的作用下能够使智能体以指定的角频率逐渐形成期望的圆形编队队形，且所有智能体的相位是同步或平衡的，其角频率能够渐近一致且收敛到指定的值。由5个智能体构成的系统仿真表明：在系统稳定后截取的4个周期的运动轨迹是稳定的圆周运动，并且基于位置方法模拟出来的中心位置与期望中心位置之间的误差小于0.01,基于位移方法的相对位移与期望位移之间的误差小于0.000 2,验证了编队控制方案的有效性和准确性。

关键词

多智能体系统 / 编队控制 / 非线性 / 一致性

基金资助

国家自然学科基金项目(62262058);; 重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201901122);; 重庆市自然科学基金面上项目(cstc2019jcyj-msxmX0020)