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龍圖騰網(wǎng)恭喜廣東工業(yè)大學(xué)申請的專利一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN119165883B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-03-21發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202311787457.7，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05D1/695；該發(fā)明授權(quán)一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法是由肖涵臻;楊洋;陳滄浩設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2023-12-22向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明為一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法，本發(fā)明能僅利用各個智能體反饋給主機(jī)的相對位置信息即可生成，且生成的三維通信拓?fù)錇樽钚傂越Y(jié)構(gòu)，既有三維通信拓?fù)浔旧淼膬?yōu)點(diǎn)，也有剛性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以維持多智能體通信的穩(wěn)定，還具有最小剛性結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，以降低了多智能體的通信冗余，其中所述優(yōu)點(diǎn)是指——三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許智能體接收在三個維度上通信，這樣可以更有效地利用空間資源，提高通信網(wǎng)絡(luò)的整體效率；三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有助于減小擁塞區(qū)域，提高整體網(wǎng)絡(luò)性能，節(jié)點(diǎn)之間的通信路徑更為均勻，減少了通信瓶頸的發(fā)生。

本發(fā)明授權(quán)一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于自組織拓?fù)涞娜S多智能體編隊(duì)一致控制方法，包括多個智能體，其特征在于，有如下步驟：步驟一、基于圖論對aij＝0編隊(duì)的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，定義G＝V,E,A為具有N個節(jié)點(diǎn)的無向圖，其中V＝1,2,...,N為N個節(jié)點(diǎn)的集合，E＝{i,j,i≠j,i、j∈V}為無向邊的集合，A＝aij∈RN×N為鄰接權(quán)重矩陣，RN×N表示實(shí)數(shù)域，若i,j∈E則aij＝c，反之，其中c為該邊的權(quán)重，定義智能體的三維狀態(tài)量為pi＝[xi,yi,zi]T，三維狀態(tài)序列為定義三維剛度矩陣F∈RNumE×3N，F(xiàn)中i,j所對應(yīng)的行表示為定義有向圖表示含有N個智能體的編隊(duì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中V＝1,2,…,N表示N個智能體的集合；為有向邊的集合，表示編隊(duì)中智能體i能接收鄰居智能體j發(fā)送的信息；表示編隊(duì)中鄰接矩陣，如果則反之出度矩陣D＝diagd1,d2,…,dN，其中連接矩陣B＝diagb1,b2,…,bN，若智能體i為領(lǐng)導(dǎo)者的鄰居則bi＝1，反之bi＝0；步驟二、根據(jù)圖論分析和通信拓?fù)渌钘l件，設(shè)計(jì)自組織三維拓?fù)渖煞椒ǎ徊襟E三、利用步驟二所得到的三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合一致性理論，構(gòu)建一致性誤差模型，一致控制的目標(biāo)是使多個智能體在運(yùn)動過程中保持一致，即在空間中相對位置和速度保持一致，從而形成某種集體行為，可以表達(dá)為表達(dá)式一：而一致性誤差模型可以寫為表達(dá)式二：定義多智能體編隊(duì)的期望相對狀態(tài)序列為其中表示期望相對位置dix和期望相對速度div；根據(jù)一致性理論和目的，最終期望智能體的狀態(tài)可以趨于一致并維持期望隊(duì)形運(yùn)動，結(jié)合虛擬領(lǐng)導(dǎo)者法，由虛擬領(lǐng)導(dǎo)者領(lǐng)導(dǎo)的時(shí)變一致性編隊(duì)可以將表達(dá)式一改寫成以下表達(dá)式三：在多智能體編隊(duì)中，智能體僅能接收來自相鄰智能體的通信信息，整個編隊(duì)的通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由步驟二所得，基于三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與局部狀態(tài)信息，智能體的一致性誤差模型表達(dá)式二可以改寫為表達(dá)式四： 令可以將表達(dá)式四式改寫為表達(dá)式五： 在實(shí)際中，智能體模型抽象為二階系統(tǒng)模型更為現(xiàn)實(shí)，所以就面向二階智能體系統(tǒng)展開，定義控制輸入序列為對表達(dá)式五求導(dǎo)，可得表達(dá)式六： 步驟四、設(shè)計(jì)控制器控制u使得一致性誤差模型ζ在有限的時(shí)間內(nèi)收斂于零，即可實(shí)現(xiàn)三維多智能體的一致控制；其中所述多智能體編隊(duì)的三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需滿足以下條件：條件一、剛性圖條件：每個節(jié)點(diǎn)至少有三個鄰居節(jié)點(diǎn)，且該節(jié)點(diǎn)不能與其所有的鄰居節(jié)點(diǎn)處于同一個平面；條件二、最小剛性邊數(shù)限制條件：NumE＝3NumV-6，Num@表示數(shù)量；條件三、智能體通信限制條件：douti表示智能體i的出度，即一個智能體只接收不超過三個鄰居的通信信息；條件四、領(lǐng)航者通信限制條件：doutLeader＝0表示領(lǐng)航者的出度為零，領(lǐng)航者只能接收主機(jī)信息，無法從其他智能體接收信息，故其出度為零；條件五、多智能體編隊(duì)通信限制：至少有三個智能體的出度小于三；所述條件一和條件二可進(jìn)一步改寫為RankF＝3NumV-6，所述Rank·表示矩陣的秩；而設(shè)計(jì)所述步驟二中的自組織三維拓?fù)渖煞椒芗?xì)分出以下步驟：步驟二一、獲取N個智能體在t時(shí)刻的位置信息，將智能體在t時(shí)刻的位置定義為：pit＝[xit,yit,zit]Ti∈V，其中，xit,yit,zit表示t時(shí)刻智能體i的位置坐標(biāo)；步驟二二、將編隊(duì)中的智能體視為點(diǎn)，為每一個智能體都進(jìn)行編號，繪制三維散點(diǎn)圖；步驟二三、利用3D-DelaunayTriangulation函數(shù)對散點(diǎn)圖進(jìn)行三維三角剖分，獲得t時(shí)刻的三維三角剖分圖G，3D-DelaunayTriangulation函數(shù)是利用多個四面體堆疊對三維散點(diǎn)進(jìn)行連接，因此G為剛性圖；步驟二四、根據(jù)計(jì)算出步驟二三中每條邊的長度，并且以邊長作為每條邊的權(quán)重；步驟二五、構(gòu)建剛性矩陣F，并對F的行向量根據(jù)權(quán)重進(jìn)行降序排列；步驟二六、刪除步驟二三G中多余的邊，從F的首行開始刪除，如果刪除后RankF＞3NumV-6則繼續(xù)刪除，如果刪除后RankF＜3NumV-6則從下一行進(jìn)行刪除且該行需保留；步驟二七、重復(fù)步驟二六刪行直至滿足RankF＝3NumV-6，獲得最小剛性圖GR；步驟二八、從智能體編隊(duì)中選擇一個智能體RL作為領(lǐng)導(dǎo)者，該RL只能接收主機(jī)命令，不能從其他智能體接收命令，其編號為Leader則doutLeader＝0，所有RL的鄰居節(jié)點(diǎn)需要以出度形式連接RL，其余邊的方向由距離RL遠(yuǎn)的結(jié)點(diǎn)指向距離近的節(jié)點(diǎn)，從而獲得有向圖步驟二九、創(chuàng)建五個數(shù)列d0,d1,d2,d3,d3+分別存儲出度數(shù)為零、一、二、三和大于三的節(jié)點(diǎn)編號；步驟二十、對d3+每個節(jié)點(diǎn)的一條有向邊進(jìn)行取反，并更新d0,d1,d2,d3,d3+；步驟二十一、重復(fù)步驟二十直至使d3+的序列變?yōu)榭眨礉M足步驟二十二、查看d0中是否僅有Leader節(jié)點(diǎn)，即滿足僅有一個節(jié)點(diǎn)的出度為零，至少三個節(jié)點(diǎn)的出度小于三；步驟二十三、該有向圖即為自組織生成的三維通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

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