二阶非线性多智能体系统的分布式编队控制

王 平，刘 畅

（1.海鹰航空通用装备有限责任公司，北京 100074；2.北京自动化控制设备研究所，北京 100074）

1 引 言

近年来，多智能体系统的编队控制引起各个领域研究人员的广泛关注。智能体之间通过编队协同工作充分发挥单个智能体的优势，提高任务的完成率、拓宽其使用范围等，在民生、军事等领域均有巨大的应用潜力[1-5]。例如，在执行侦察任务时，单架无人机受到传感器的角度限制，不能从多个方位对目标区域进行观测，多架无人机编队飞行，通过分工协作可实现目标区域的多方位观测，缩短任务完成时间，提高任务完成效率[6]。编队保持作为编队控制的基本问题，是编队有效执行任务的基本保障。编队保持的核心问题是通过设计恰当的控制协议，借助邻居智能体之间的局部交互形成并保持期望的队形。目前编队保持和控制的方法主要包括领航—跟随法[7]、虚拟结构法[8]、行为控制法[9]及一致性控制方法[10]。Ren[11]论证了领航—跟随法、虚拟结构法及行为控制法都可以归入一致性的统一框架内。

许多物理系统，特别是机械系统，通常表示为二阶积分器模型。然而工程实践中的物理系统往往具有非线性特性，导致系统模型无法简化为线性积分系统的形式。针对有向网络拓扑情形，Yu等[12]研究了具有非线性动态的二阶多智能体系统的一致性，得到了系统达到一致的条件。在此基础上，Song等[13]考虑了带有领航者的情形，利用牵引控制方法研究了二阶非线性多智能体系统的协调跟踪问题。……