北京理工大学闫莉萍获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利基于混合事件触发机制的多自主体分布式编队控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119536266B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411667968.X,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权基于混合事件触发机制的多自主体分布式编队控制方法是由闫莉萍;董搏雷;夏元清;翟弟华;崔冰设计研发完成,并于2024-11-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于混合事件触发机制的多自主体分布式编队控制方法在说明书摘要公布了:本公开属于多自主体系统的协同控制领域,所提方法在有向拓扑图下,针对完全异构的线性多自主体系统,以事件触发通信传输为背景,以利用完全分布式控制结构的前提下实现稳定的编队控制为目标,研究基于混合事件触发机制的完全异构多自主体系统的编队控制问题。该方法使用混合事件触发通信策略,能够减少网络传输带宽占用,节省数据传输能耗;针对跟随者状态未知以及领导者与部分跟随者之间不存在通信链路的情况,设计局部状态观测器和分布式事件触发状态观测器来估计跟随者自身和领导者的状态;所设计的分布式编队控制协议不依赖于全局信息,可以确保跟随者在动态环境中实现理想的时变输出编队构型,同时能够精确跟踪多个领导者构成的运动轨迹。
本发明授权基于混合事件触发机制的多自主体分布式编队控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于混合事件触发机制的多自主体分布式编队控制方法,其特征在于,适用于具有多个领导者自主体的异构多自主体系统;该系统具有N+M个自主体,包括N个跟随者和M个领导者;每个领导者到跟随者之间至少存在一条有向路径,领导者没有任何邻居自主体; 步骤1:设计跟随者的局部状态观测器,以估计跟随者自身状态信息; 步骤2:设计完全分布式事件触发观测器,为每个跟随者分配一种观测器来估计部分领导者的状态,使得部分跟随者能够获得部分领导者的状态,消除对拓扑结构的限制; 步骤3:设计具有正最小事件触发间隔的混合事件触发机制,混合事件触发机制由时间触发部分和事件触发部分构成;设表示跟随者第次的触发时刻,代表等待时间,当时,触发机制为时间触发;当时,触发机制为事件触发;自主体在满足触发条件时进行更新和通信; 步骤4:利用跟随者期望编队构型、跟随者局部状态观测器、用于估计领导者状态的基于混合事件触发机制的完全分布式观测器,设计分布式控制器; 步骤5:通过混合事件触发机制所导致的节点间的间歇通信,利用分布式控制器对多自主体系统进行控制,跟随者可实现期望的编队构型,同时跟踪多个异构领导者所构成的运动轨迹; 步骤2中,所述完全分布式事件触发观测器为: 为每个跟随者设计一种观测器来估计领导者的状态,该观测器通过事件触发机制和分布式结构来实现领导者状态的全局估计,并通过自适应增益和,结合误差信息的反馈控制项来调整估计过程; 各符号含义为: :表示时刻第个跟随者对所有领导者状态估计值的增广向量,表示相应的一阶导数,且,其分量表示第个跟随者对第个领导者的估计值;;N个跟随者和M个领导者的索引从1开始连续排号到; :表示领导者的动力学方程中系统矩阵所构成的对角阵,即,表示第k个领导者的系统矩阵; 和:表示两个自主体之间的耦合权重系数,耦合权重系数大于0,表示两自主体之间存在通信链路;耦合权重系数等于0,表示两自主体之间不存在通信链路; :是增益矩阵,且,是正定矩阵,满足黎卡提方程,其中,,,为领导者的维数;为第个领导者在时刻的状态变量; ,:表示分布式事件触发观测器的自适应耦合系数;,分别为自适应耦合系数和的一阶导数; 和:是两个正常数,分别用来调节自适应耦合系数和的变化速率; ,:分别是和的低通滤波权重估计值,其初值满足,; 和:是两个正常数,分别用于调节权重估计值和的变化速率; :表示对的开环估计;每个跟随者需要配备+1个开环估计器以估计它本身以及相邻跟随者的状态信息,其中表示跟随者的相邻跟随者的个数;只有当跟随者的事件触发时,跟随者才向邻居跟随者传输信息;具体地,其动态为: 上式表示在通信间隔内,开环估计器依据系统的状态方程持续更新状态估计;通过,跟随者对跟随者未来的状态进行预测;一旦通信恢复,跟随者用最新的状态信息来纠正预测误差; :表示时刻第个跟随者对所有领导者开环估计值的增广向量,即; 步骤3中,所述混合事件触发机制的设计方式为: 令表示跟随者第次的触发时刻,用于描述触发瞬间区间,表示时间之后的下一触发时刻; 引入辅助函数,其表达式为: 其中,;是一个时变系数,满足:若,则,否则,;是一个正常数;,,是时变系数: ; 表示矩阵的最大特征值的平方,是动态变量满足,;、为调整系数; 所述混合事件触发机制为: ,其中,代表等待时间,在触发时刻之后成立的首次时间被记为,当时,触发机制为时间触发;当时,触发机制为事件触发,为事件触发条件;从递减为0的所用时间即为;等待时间的大小通过调整的系数和来进行调节。
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