1.一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对N个机器人进行动力学和运动学建模，并从这N个机器人中选择跟踪目标并将其设定为领导者，其余机器人设定为跟随者；其中所述N个机器人所构成的机器人集合由Euler‑Lagrange系统建模而成，N为大于0的任意整数；

S2、建立多机器人之间的通讯网络，将实际机器人系统之间的通讯关系转化为通讯拓扑有向图G＝{V,E,W}；V、E、W分别表示节点即机器人集合、连接通讯网络中任意两节点的边所构成的集合以及整个通讯系统的邻接权重矩阵；

S3、在满足有向图的前提下，设计多机器人系统的有限时间分层控制器，实现每个机器人在有限的时间内跟踪至其对应的目标轨迹，实现控制目标，即完成多机器人系统的多目标跟踪控制；

步骤S3所提出的有限时间分层控制器的数学表达式为：其中， 分别表示每个机器人的广义位置、广义速度和广义加速度； 分别n×n n×n

表示对领导者的位置速度估计值，Mi(qi)∈R 表示正定惯性矩阵，Ci(qi,qi)∈R 表示哥n n式力和离心力矩阵，gi(qi)∈R 表示重力矢量，τi∈R表示输入控制力矢量；β,η,ξ,α1,α2为所设计的正常数参数控制增益， 为所设计的加速度滑模估计器，ψ为连续的奇函数，满足 并且 wij为邻接矩阵中的第(i,j)项，bi为领导者与跟随者之间的权重值， 为跟随者之间的位置误差，ei,分别表示跟随者与对领导者位置、速度、加速度估计值的误差；sgn为标准符号函数，其中控制参数满足α1,α2＞0，0＜α1＜1,α2＝2α1/(α1+1)；

所述有限时间分层控制器包括估计层控制器和控制层控制器，所述估计层控制器包括位置估计器和速度估计器，估计层控制器的设计步骤如下：(1)建立目标任务的跟踪目标的数学表达式：

n

其中，q0,v0,a0∈R分别表示领导者的位置、速度和加速度；

(2)设计辅助变量：

qi,qj表示跟随者的位置状态信息， 表示跟随者之间的位置误差；ai,aj表示跟随者的加速度状态信息， 表示跟随者之间的加速度误差；

(3)设计估计层控制器：

其中，q0,v0领导机器人的实际位置和速度， 为相应的领导机器人位置和速度的估计量；ξ,η为控制增益，wij为邻接矩阵的第(i,j)项，bi为牵引矩阵，sgn为标准符号函数，所述控制层控制器包括滑模控制器和总控制器，控制层控制器的设计步骤如下：(1)根据估计层对位置、速度的估计值构造系统的控制层轨迹跟踪误差，并定义如下：其中， 为估计层关于智能体机器人位置、速度的估计值， 为控制层滑模估计器关于领导机器人加速度的估计值；

(2)设计滑模估计器：

其中，β为一正常数，wij为邻接矩阵中的第(i,j)项，bi为领导者与跟随者之间的权重值，表示对领导者机器人的加速度跟踪误差， 表示跟随者之间的加速度误差，sgn为标准符号函数；

(3)构造辅助变量：

其中，wij为邻接矩阵中的第(i,j)项，bi为领导者与跟随者之间的权重值；ψ为连续的奇函数，满足 并且 其中控制参数满足α1,α2＞0，0＜α1＜1,α2＝2α1/(α1+1)且为正常数；

sgn为标准符号函数；

(4)设计控制层控制器：

其中，i∈v＝{1,2,...,N}； 分别表示每个机器人的广义位置、广义速度和n×n n×n

广义加速度；Mi(qi)∈R 表示正定惯性矩阵，Ci(qi,qi)∈R 表示哥式力和离心力矩阵，gin n(qi)∈R 表示重力矢量，τi∈R 表示输入控制力矢量；该控制器采用逆运动学分析方法设计，根据Euler‑Lagrange模型方程表达式结合所构造的辅助变量 反推控制器数学表达式。

2.根据权利要求1所述的一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，所述多机器人系统的通讯网络都是有向无环的；所述通讯网络的领导机器人的信息对所有的跟随机器人是全局可访问的。

3.根据权利要求1所述的一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，所采用的Euler‑Lagrange建模的多机器人系统，第i个机器人的动力学方程表示为：其中，i∈v＝{1,2,...,N}； 分别表示每个机器人的广义位置、广义速度和n×n n×n

广义加速度；Mi(qi)∈R 表示正定惯性矩阵，Ci(qi,qi)∈R 表示哥式力和离心力矩阵，gin n(qi)∈R表示重力矢量，τi∈R表示输入控制力矢量；

多机器人系统的领导者机器人模型描述为：

n

其中，q0,v0,a0∈R分别表示领导机器人的位置、速度和加速度。

4.根据权利要求1所述的一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，n×n所述S2中，v＝{v1,v2，…，vN}、E∈(v×v)、W＝[wij]∈R 分别表示节点即机器人集合、连接通讯网络中任意两节点的边所构成的集合以及整个通讯系统的邻接权重矩阵，图G的拉普拉斯矩阵定义为：L＝D‑WN×N T

D＝diag{d1,…，dN}∈R 表示度矩阵，令B＝diag{b1,b2,…,bN}代表机器人和领导者之间相互作用的牵引矩阵，当跟随机器人直接接收来自领导机器人的信息时，记bi＞0，否则bi＝0。

5.根据权利要求1所述的一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，控制目标的数学表达式为：ei＝qi‑q0，

limt→Tei＝0，

其中，ei, 分别表示机器人的位置跟踪误差和速度跟踪误差以及加速度跟踪误差；

n

跟踪误差趋向于零即表示跟随着机器人完美跟踪上了领导者机器人的状态，q0,v0,a0∈R分别表示领导机器人的位置、速度和加速度，qi表示每个机器人的广义位置，vi表示跟随机器人的速度，ai表示跟随机器人的加速度，T表示有界的稳定时间，控制目标要求多机器人系统在有限的时间T内跟踪到领导者的状态。

6.根据权利要求1所述的一种多机器人系统的有限时间分层控制的方法，其特征在于，所述领导者机器人的广义加速度是有界的，即sup||a||≤β，其中β为正常数。