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龙图腾网恭喜广东工业大学申请的专利一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致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：CN119165883B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-21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：202311787457.7，技术领域涉及：G05D1/695；该发明授权一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致控制方法是由肖涵臻;杨洋;陈沧浩设计研发完成，并于2023-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致控制方法在说明书摘要公布了：本发明为一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致控制方法，本发明能仅利用各个智能体反馈给主机的相对位置信息即可生成，且生成的三维通信拓扑为最小刚性结构，既有三维通信拓扑本身的优点，也有刚性结构的稳定性以维持多智能体通信的稳定，还具有最小刚性结构的性质，以降低了多智能体的通信冗余，其中所述优点是指——三维通信拓扑结构允许智能体接收在三个维度上通信，这样可以更有效地利用空间资源，提高通信网络的整体效率；三维通信拓扑结构有助于减小拥塞区域，提高整体网络性能，节点之间的通信路径更为均匀，减少了通信瓶颈的发生。

本发明授权一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于自组织拓扑的三维多智能体编队一致控制方法，包括多个智能体，其特征在于，有如下步骤：步骤一、基于图论对aij＝0编队的通信拓扑结构进行分析，定义G＝V,E,A为具有N个节点的无向图，其中V＝1,2,...,N为N个节点的集合，E＝{i,j,i≠j,i、j∈V}为无向边的集合，A＝aij∈RN×N为邻接权重矩阵，RN×N表示实数域，若i,j∈E则aij＝c，反之，其中c为该边的权重，定义智能体的三维状态量为pi＝[xi,yi,zi]T，三维状态序列为定义三维刚度矩阵F∈RNumE×3N，F中i,j所对应的行表示为定义有向图表示含有N个智能体的编队的拓扑结构，其中V＝1,2,…,N表示N个智能体的集合；为有向边的集合，表示编队中智能体i能接收邻居智能体j发送的信息；表示编队中邻接矩阵，如果则反之出度矩阵D＝diagd1,d2,…,dN，其中连接矩阵B＝diagb1,b2,…,bN，若智能体i为领导者的邻居则bi＝1，反之bi＝0；步骤二、根据图论分析和通信拓扑所需条件，设计自组织三维拓扑生成方法；步骤三、利用步骤二所得到的三维通信拓扑结构，结合一致性理论，构建一致性误差模型，一致控制的目标是使多个智能体在运动过程中保持一致，即在空间中相对位置和速度保持一致，从而形成某种集体行为，可以表达为表达式一：而一致性误差模型可以写为表达式二：定义多智能体编队的期望相对状态序列为其中表示期望相对位置dix和期望相对速度div；根据一致性理论和目的，最终期望智能体的状态可以趋于一致并维持期望队形运动，结合虚拟领导者法，由虚拟领导者领导的时变一致性编队可以将表达式一改写成以下表达式三：在多智能体编队中，智能体仅能接收来自相邻智能体的通信信息，整个编队的通信拓扑结构由步骤二所得，基于三维通信拓扑结构与局部状态信息，智能体的一致性误差模型表达式二可以改写为表达式四： 令可以将表达式四式改写为表达式五： 在实际中，智能体模型抽象为二阶系统模型更为现实，所以就面向二阶智能体系统展开，定义控制输入序列为对表达式五求导，可得表达式六： 步骤四、设计控制器控制u使得一致性误差模型ζ在有限的时间内收敛于零，即可实现三维多智能体的一致控制；其中所述多智能体编队的三维通信拓扑结构需满足以下条件：条件一、刚性图条件：每个节点至少有三个邻居节点，且该节点不能与其所有的邻居节点处于同一个平面；条件二、最小刚性边数限制条件：NumE＝3NumV-6，Num@表示数量；条件三、智能体通信限制条件：douti表示智能体i的出度，即一个智能体只接收不超过三个邻居的通信信息；条件四、领航者通信限制条件：doutLeader＝0表示领航者的出度为零，领航者只能接收主机信息，无法从其他智能体接收信息，故其出度为零；条件五、多智能体编队通信限制：至少有三个智能体的出度小于三；所述条件一和条件二可进一步改写为RankF＝3NumV-6，所述Rank·表示矩阵的秩；而设计所述步骤二中的自组织三维拓扑生成方法能细分出以下步骤：步骤二一、获取N个智能体在t时刻的位置信息，将智能体在t时刻的位置定义为：pit＝[xit,yit,zit]Ti∈V，其中，xit,yit,zit表示t时刻智能体i的位置坐标；步骤二二、将编队中的智能体视为点，为每一个智能体都进行编号，绘制三维散点图；步骤二三、利用3D-DelaunayTriangulation函数对散点图进行三维三角剖分，获得t时刻的三维三角剖分图G，3D-DelaunayTriangulation函数是利用多个四面体堆叠对三维散点进行连接，因此G为刚性图；步骤二四、根据计算出步骤二三中每条边的长度，并且以边长作为每条边的权重；步骤二五、构建刚性矩阵F，并对F的行向量根据权重进行降序排列；步骤二六、删除步骤二三G中多余的边，从F的首行开始删除，如果删除后RankF＞3NumV-6则继续删除，如果删除后RankF＜3NumV-6则从下一行进行删除且该行需保留；步骤二七、重复步骤二六删行直至满足RankF＝3NumV-6，获得最小刚性图GR；步骤二八、从智能体编队中选择一个智能体RL作为领导者，该RL只能接收主机命令，不能从其他智能体接收命令，其编号为Leader则doutLeader＝0，所有RL的邻居节点需要以出度形式连接RL，其余边的方向由距离RL远的结点指向距离近的节点，从而获得有向图步骤二九、创建五个数列d0,d1,d2,d3,d3+分别存储出度数为零、一、二、三和大于三的节点编号；步骤二十、对d3+每个节点的一条有向边进行取反，并更新d0,d1,d2,d3,d3+；步骤二十一、重复步骤二十直至使d3+的序列变为空，即满足步骤二十二、查看d0中是否仅有Leader节点，即满足仅有一个节点的出度为零，至少三个节点的出度小于三；步骤二十三、该有向图即为自组织生成的三维通信拓扑结构。

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