切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法及系统

本公开涉及工业互联网和自动控制，具体涉及了一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、多智能体系统是一种由多个智能体组成的分布式、自主计算系统，每个智能体都具备感知、决策和行动等智能特性，通过相互协作实现共同的目标。多智能体系统在实际应用中具有广泛的应用领域，如智能交通、智能制造、智慧城市、智能家居等。它们可以帮助人们更加高效、智能地解决各种问题，提高资源利用效率，减少成本，提高生产力和生活品质。随着通信技术特别是互联网技术的不断发展，许多利用通信网络进行信息交换的多智能体系统得到发展。在此背景下，出现了一种名为网络化多智能体系统的新系统，这种系统通常由许多简单的智能体通过网络相互作用组成，其中智能体可以具有一定的自主决策力。与普通的智能体系统相比，网络化多智能体系统的效率和性能得到了进一步的提升，并且由于其中的智能体是通常分布式的，所以系统具有较高的灵活性、可靠性和适应性。

3、然而，随着多智能体系统规模的迅速扩大，系统实时数据采集和计算量也急剧增加，传统数据库管理和处理工具无法应对这种实时的数据处理需求。并且在实际应用中，多智能体系统的拓扑结构不会是一成不变的，智能体的具体模型也可能各不相同。因此，大多数现有的协调控制策略变得不可行，切换拓扑下的网络化多智能体系统需要采用创新性的数据处理技术和控制方法来实现系统的一致性控制。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本公开提出了一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法及系统，将云计算引入网络化多智能体系统，建立了分布式网络化多智能体系统的通信架构，解决系统实时数据的处理需求，并设计了切换拓扑观测器，使智能体在切换拓扑下依旧能保持输出稳定，最后使用云计算控制方法，达成所有智能体的输出一致，实现切换拓扑下的分布式网络化多智能体系统一致性控制。

2、为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

3、本公开第一方面提供了一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，包括以下步骤：

4、根据设定条件，对系统中除领导者外的智能体进行分组，并给每组智能体分配一个云节点来采集组内每个智能体的输入输出数据；

5、构建切换拓扑观测器，观测系统拓扑结构的切换，得到系统拓扑结构切换的实时数据，并将实时数据发送给云节点的控制器；

6、云节点的控制器基于接收的每个智能体的输入输出数据和系统拓扑结构切换的实时数据进行计算，得到云计算控制方法；

7、基于云计算控制方法生成控制序列，下发至智能体的执行器，对智能体进行控制。

8、作为进一步的实现方式，云节点与云节点之间通过网络进行连接通信。

9、作为进一步的实现方式，利用传感器采集智能体的输入输出数据，并发送至对应的云节点控制器，云节点云控制器利用输入输出数据构建智能体控制方法。

10、作为进一步的实现方式，所述云节点控制器为事件驱动，执行器和传感器为时间驱动且同步。

11、作为进一步的实现方式，切换拓扑观测器设计为以下形式：

12、

13、其中，表示智能体与智能体之间、智能体与领导者之间的协调误差，是一个未知的非线性函数，是观测器的状态变量，表示的导数，δe为根据系统的拓扑结构选取的参数，λφ(t)表示在网络延迟下切换拓扑的切换信号。

14、作为进一步的实现方式，通过云计算控制方法，实现在未知智能体具体模型的情况下达成输出一致性。

15、作为进一步的实现方式，云节点控制器设计为以下形式：

16、

17、其中，aij∈r称为协调因子，用于协调智能体之间的误差，和分别表示(t时刻第i组中第j个智能体的控制器输入和控制器输出数据；

18、

19、其中，为智能体的伪偏导函数，为伪偏导函数的学习率；

20、

21、其中，yr表示期望的输出数据。

22、本公开第二方面提供了一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制系统，包括：

23、分组模块，被配置为：根据设定条件，对系统中除领导者外的智能体进行分组，并给每组智能体分配一个云节点来采集组内每个智能体的输入输出数据；

24、观测器模块，被配置为：构建切换拓扑观测器，观测系统拓扑结构的切换，得到系统拓扑结构切换的实时数据，并将实时数据发送给云节点的控制器；

25、云控制模块，被配置为：云节点的控制器基于接收的每个智能体的输入输出数据和系统拓扑结构切换的实时数据进行计算，得到云计算控制方法；

26、执行模块，被配置为：基于云计算控制方法生成控制序列，下发至智能体的执行器，对智能体进行控制。

27、本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法中的步骤。

28、本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现本公开第一方面所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法中的步骤。

29、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

30、本公开所提出的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法及系统，应用于分布式非线性网络化多智能体系统，使用云计算系统建立云节点与智能体之间的通信，并设计切换拓扑观测器，帮助云节点控制器实时监测网络化多智能体切换的拓扑结构，使分布式网络化多智能体系统不受拓扑结构切换以及网络延迟的影响实现输出稳定，基于智能体的需求和实时的系统拓扑结构构建云计算控制方法，最终通过云计算控制方法实现所有智能体的输出一致性，从而实现网络化多智能体的一致性控制。

31、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，云节点与云节点之间通过网络进行连接通信。

3.如权利要求1中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，利用传感器采集智能体的输入输出数据，并发送至对应的云节点控制器，云节点云控制器利用输入输出数据构建智能体控制方法。

4.如权利要求3中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，所述云节点控制器为事件驱动，执行器和传感器为时间驱动且同步。

5.如权利要求1中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，切换拓扑观测器设计为以下形式：

6.如权利要求1中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，通过云计算控制方法，实现在未知智能体具体模型的情况下达成输出一致性。

7.如权利要求6中所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法，其特征在于，云节点控制器设计为以下形式：

8.切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制系统，其特征在于，包括：

9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法中的步骤。

技术总结本发明属于工业互联网和自动控制技术领域，提供了一种切换拓扑下分布式网络化多智能体一致性控制方法及系统，包括对系统中除领导者外的智能体进行分组，并给每组智能体分配一个云节点来采集智能体的输入输出数据，构建切换拓扑观测器，观测系统拓扑结构的切换，并将系统拓扑结构切换的实时数据发送给云节点的控制器，云节点的控制器根据输入输出数据和系统拓扑结构切换的实时数据生成云计算控制方法，基于云计算控制方法生成控制序列，下发至智能体的执行器，对智能体进行控制。本公开设计了切换拓扑观测器，帮助云节点控制器实时监测网络化多智能体切换的拓扑结构，通过云计算控制方法实现网络化多智能体的一致性控制。技术研发人员：任鸿儒,张辰,马慧,周琪,陈文锐,李智勇受保护的技术使用者：广东工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25