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多微网协调控制策略及其一致性控制研究

多微网协调控制策略及其一致性控制研究

作者：范丽上海交通大学

学位级别：硕士

随着经济的快速发展,我国正面临化石燃料资源日渐枯竭、环境污染日趋严重、能源问题日益突出的重大挑战,这些因素促使清洁、可再生的分布式电源得到了广泛应用。微网作为分布式电源的有效管理形式,逐渐成为研究热点。典型的微网运行状... 详细信息

随着经济的快速发展,我国正面临化石燃料资源日渐枯竭、环境污染日趋严重、能源问题日益突出的重大挑战,这些因素促使清洁、可再生的分布式电源得到了广泛应用。微网作为分布式电源的有效管理形式,逐渐成为研究热点。典型的微网运行状态有并网运行、孤网运行、并网转孤网和孤网转并网四种。为了确保微网在各个运行状态下的稳定运行,微网应根据其运行状态进行控制策略调整。然而,针对由多个微网并联、串联或嵌套组成的多微网结构,多微网内各个子微网并孤网组合形式复杂多样,并不能用简单的四种运行状态进行划分。此外,多微网运行过程中,其各个节点电压幅值和频率与设定值可能存在偏差。针对上述问题,本文提出了一种基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略,并在该策略基础上,进行了控制一致性问题研究,实现了多微网协调一致控制。研究内容主要包括:(1)采用简化分布式电源模型,统一使用逆变接口将分布式电源接入多微网,根据分布式电源PQ、V/f和下垂控制方法,利用Simulink搭建了多微网内分布式电源控制模型。(2)制定了适用于多微网的三层分层控制结构,提出了基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略,实现多微网运行状态的快速切换。(3)通过分析多微网内分层控制器的有效控制模式划分多微网的运行状态,根据多微网内存在的触发事件,制定基于本地运行状态转换的协调控制方案。所采用的多微网运行状态划分方法减少了根据元件特性等制定的多微网运行状态重复情况,降低了多微网运行控制复杂度。(4)研究多智能体一致性控制,结合本文采用多微网分层控制结构以及基于本地运行状态转换的控制策略,提出了适用于多微网的一致性控制策略,并结合分布式电源控制方式,给出了多微网一致性控制器的实现与设置方法。(5)基于CIGRE模型扩展出多微网算例,利用Netlogo和Simulink联合搭建了多微网仿真平台。仿真结果表明,本文所设计的基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略能快速有效地实现多微网的运行状态转换,有效保证各个运行状态下,电压、频率的稳定以及对重要负荷的持续可靠供电;当加入一致性控制后,所提出控制策略能实现电压、频率的无差调节,保证多微网各个节点电压、频率的一致运行,实现了多微网的控制一致性,进一步提高了供电质量。

关键词：多微网模型运行状态转换分层控制一致性控制一致性协议

基于分布式事件驱动方法的多智能体系统一致性控制器设计

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基于分布式事件驱动方法的多智能体系统一致性控制器设计

作者：华宇腾南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国工业的飞速的发展,对智能体的要求也变得越来越高。智能体可以为一个飞行器、一个卫星、一个带有微处理器的传感器等等。如今,单个智能体显然已经无法满足日渐复杂的控制需求。多个相对简单智能体的协作控制,概括而言,... 详细信息

近年来,随着我国工业的飞速的发展,对智能体的要求也变得越来越高。智能体可以为一个飞行器、一个卫星、一个带有微处理器的传感器等等。如今,单个智能体显然已经无法满足日渐复杂的控制需求。多个相对简单智能体的协作控制,概括而言,就是将单个复杂的智能体转换为多个简单的智能体的协作控制,使用团体协作的方式来完成复杂的控制任务。多个简单智能体的协作控制,符合现阶段科技技术发展的趋势。本文研究了由一般线性化智能体组成的动态多智能体网络的分布式一致性问题。在通信策略设计时,使用了事件触发的通讯策略。提出的事件触发一致性控制协议由两部分内容组成,第一部分是一个依赖局部相关状态信息的分布式控制策略,第二部分是一个依赖局部信息和时间相关阈值函数的事件触发通信策略。分布式控制方法与集中式控制方法相比较,受到通信故障的影响较小。分布式控制具有可以在通讯受限或者不可靠的情况下依然可以有效运行的特点。事件触发控制方法与周期控制方法相比较,提供了节约资源以及减少装置使用频率的优势。本文与已经存在的相关工作相比较,本文主要有以下几点改进。第一,通信网络的连通性能够同时在分布式控制规则和事件触发更新规则中得到避免。第二,智能体之间的连续通信能够在设计中被避免。第三,将分布式事件触发一致性控制器的设计推广到含有多个领导者的分布式事件触发包含控制器的设计。

关键词：多智能体系统一致性控制包含控制事件触发控制

Novel consistency control strategy for jet dispensing

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Journal of Central South University 2018年第6期25卷 1418-1436页

作者：沈平李涵雄 State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing (Central South University)

提出一种新的喷射式点胶一致性控制方法。首先,通过实验研究胶液黏度、供胶压力、补胶时间等工作参数的影响规律,并基于最小二乘法建立了胶液黏度的多项式模型。然后基于黏度模型与温度特性,采用Dahlin算法设计了温度控制器,可在一定时... 详细信息

提出一种新的喷射式点胶一致性控制方法。首先,通过实验研究胶液黏度、供胶压力、补胶时间等工作参数的影响规律,并基于最小二乘法建立了胶液黏度的多项式模型。然后基于黏度模型与温度特性,采用Dahlin算法设计了温度控制器,可在一定时间范围内将胶液的黏度维持在恒定的水平。基于胶液的黏度模型,建立了胶滴质量的温度控制系统的名义模型,基于小增益原理分析了温度控制系统的稳定性。而后进一步设计了供胶压力控制器,结合温度控制实现了出胶量的一致性控制。最后通过仿真与实验说明了本控制方法的有效性。

关键词：一致性控制控制策略分配喷气多项式模型温度控制器压力控制器 Dahlin

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多机械臂系统的分布式自适应一致性控制研究

多机械臂系统的分布式自适应一致性控制研究

作者：张立伟长春工业大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和科技的进步,越来越多的复杂应用系统均可描述为分布式多智能体系统。区别于一般的单体系统,多智能体系统通过个体间的相互协作来完成群体性任务,能够完成复杂任务的同时也更能适应复杂的工作环境。在工程实际中,多智能... 详细信息

随着经济的发展和科技的进步,越来越多的复杂应用系统均可描述为分布式多智能体系统。区别于一般的单体系统,多智能体系统通过个体间的相互协作来完成群体性任务,能够完成复杂任务的同时也更能适应复杂的工作环境。在工程实际中,多智能体系统的动力学特性往往是非线性的,相对于线性多智能体系统而言更加复杂。因此,研究非线性多智能体系统的协调控制问题更加困难。同时复杂的工作环境是决定多智能体系统能否实现控制目标的关键因素。尤其地,系统通信的受扰中断、信息丢包、时延及状态信息不可测等在实际系统中经常存在,使多智能体系统的一致性控制研究更加具有挑战性。本文基于多智能体系统一致性控制理论,并充分考虑多机械臂系统动力学非线性及模型参数的不确定性,研究了复杂网络条件下多机械臂系统的一致性控制问题。本文的主要内容如下:一、研究了有向切换拓扑条件下多机械臂系统的一致性控制问题。本文在有向切换拓扑中,并考虑多机械臂系统模型参数的不确定性,分别在相对速度信息已知和未知两种情形下,研究了有领导者的多机械臂系统的一致性控制问题。针对系统相对速度信息无法获取的情形,设计一种滤波器来估计相对速度信息,进而设计了基于滤波器的分布式自适应控制律,实现了多机械臂系统的一致性跟踪。最后,通过对五个二连杆转动机械臂组成的多机械臂系统进行仿真实验,验证了控制算法的有效性。二、研究通信时延和自时延条件下,多机械臂系统的一致性控制问题。本文考虑带有通信时延和自时延的多机械臂系统,针对领导者为静态和动态两种情形,分别设计了一种分布式自适应控制算法,实了现跟随者对领导者的一致性跟踪。并基于无源性理论,分别用Lyapunov-Krasovskii稳定性定理和Lyapunov-Razumikhin一致有界定理证明了时延条件下多机械臂系统的稳定性。最后,通过数值仿真实验,验证了控制算法的有效性。

关键词：多智能体多机械臂系统分布式自适应一致性控制通信时延和自时延

具有输入时延的多智能体系统一致性和包含控制方法研究

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具有输入时延的多智能体系统一致性和包含控制方法研究

作者：陈长顺华中科技大学

学位级别：硕士

多智能体系统协同控制在无人机编队、无线传感器网络、智能电网等众多领域具有广泛应用。网络输入时延在多智能体系统中普遍存在,并对系统整体协同行为产生重要影响,因此有必要对具有输入延迟的多智能体系统一致性控制展开研究。同时,... 详细信息

多智能体系统协同控制在无人机编队、无线传感器网络、智能电网等众多领域具有广泛应用。网络输入时延在多智能体系统中普遍存在,并对系统整体协同行为产生重要影响,因此有必要对具有输入延迟的多智能体系统一致性控制展开研究。同时,虽然事件触发控制策略常用于一致性控制以降低网络负载和能量损耗,但目前的研究仍存在仅适用无向网络模型,且需要获取完整智能体相对状态信息的问题。针对上述问题,本文采用基于观测器和事件触发的多智能体一致性控制与包含控制方法,对有向网络下具有输入时延的一般线性多智能体系统协同控制展开了研究。针对有向网络下具有固定输入时延一般线性多智能体系统的一致性控制问题,提出了一种基于观测器的分布式事件触发一致性控制协议。首先利用观测器估计智能体的输出信息,然后设计在时延条件下基于相邻智能体相对输出信息的控制算法,并提出了一种仅依赖于智能体局部信息的新型事件触发条件。结合图论、李雅普诺夫控制理论和矩阵论等相关知识,从理论上证明了跟随者能够渐近跟踪到领导者,得到了系统能够达到跟踪一致的充分条件。最后论证了控制算法在所设计的事件触发条件下可避免Zeno行为的发生。进一步针对一般线性多智能体系统的输入时延问题展开研究,将固定输入时延条件拓展为时变输入时延条件以增加控制算法的普遍性和适用性。首先更新设计了分布式事件触发一致性控制算法,推导并提出了新型触发条件,从理论上证明了该控制算法能使具有时变时延的领导者-跟随者一般线性多智能体系统达到跟踪一致,且满足稳定性要求。同样论证了在该事件触发条件下也能够避免Zeno行为。针对有向网络下具有固定输入时延一般线性多智能体系统的包含控制问题,采用观测器模型和事件触发控制方法,设计了一种新型的分布式事件触发包含控制算法。在所提出的算法作用下,理论上证明了系统跟随者都能够渐近陷入到由领导者形成的凸集中,保证了有向网络下具有固定输入时延的领导者-跟随者一般线性多智能体系统能够实现包含控制目标。在Matlab平台上对上述所设计的三种控制算法进行了仿真,并与相关算法进行了对比。仿真结果表明多智能体系统在本文算法作用下能够实现一致性和包含控制目标,且相比于其他算法有更好的控制效果,展示了本文算法的有效性和优越性。

关键词：多智能体系统一致性控制包含控制输入时延事件触发控制

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多智能体系统一致性控制问题研究

多智能体系统一致性控制问题研究

作者：李书博渤海大学

学位级别：硕士

近年来,单节点控制形式在控制系统中已经受到了很大的限制。面对这种情况,各界学者开始将关注放在多智能体系统的研究上。多智能体系统广泛应用于计算机网络,无人机编队飞行,以及卫星定位等领域。一致性问题是多智能体系统研究的基础,... 详细信息

近年来,单节点控制形式在控制系统中已经受到了很大的限制。面对这种情况,各界学者开始将关注放在多智能体系统的研究上。多智能体系统广泛应用于计算机网络,无人机编队飞行,以及卫星定位等领域。一致性问题是多智能体系统研究的基础,是指智能体的状态或输出基于信息传递最终趋于一致。本论文针对多智能体系统的一致性控制问题进行研究,并得到以下主要成果:1)主要考虑了非线性问题在多智能体系统中的影响,针对同时包含饱和及死区的多智能体系统,设计出相应的一致性跟踪控制方案,并证明在这种控制方案下,所有闭环系统信号都是有界的,并且跟踪者的输出可以跟踪到领导者。最后,仿真结果证明了设计控制器的有效性。2)主要考虑了包含执行器故障的输出受限非仿射多智能体系统,提出了输出约束控制算法,并采用误差变换方法保持非仿射多智能体系统的初始连通模式,实现一致性跟踪控制。考虑了未知死区对系统的影响,利用径向基函数神经网络估计未知非线性函数。此外,利用努斯鲍姆（Nussbaum）函数来处理未知控制方向问题。最后,基于李雅普诺夫稳定性理论和后推法设计出控制器,并通过仿真验证了所设计控制器的有效性。3)主要考虑了事件触发一致性控制问题在一类非仿射形式的多智能体系统中的影响。采用动态表面控制技术,通过一阶滤波器获取虚拟控制器的参数,简化了计算。通过在控制器中设计事件触发机制,减少了不必要的信息传递,节约了资源。最后验证了控制器的有效性并且在系统中没有芝诺行为。

关键词：一致性控制未知死区多智能体系统执行器故障事件触发控制

通信链路感知的多智能体动态事件触发一致性控制

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北京邮电大学学报 2024年第2期 103-109页

作者：张雅淳武艳杨清海西安电子科技大学广州研究院西安电子科技大学通信工程学院

在多智能体信息交互过程中，由于通信带宽有限，需要减少资源消耗。对此，提出了一种基于通信链路感知的动态事件触发控制方案。考虑到触发条件中信道容量的影响，设计了链路感知的一致性触发机制。该机制的触发频率可随通信资源的变化... 详细信息

在多智能体信息交互过程中，由于通信带宽有限，需要减少资源消耗。对此，提出了一种基于通信链路感知的动态事件触发控制方案。考虑到触发条件中信道容量的影响，设计了链路感知的一致性触发机制。该机制的触发频率可随通信资源的变化而智能调节。在通信网络带宽状态一般时，降低触发频率可减少网络中的通信量；在通信网络带宽性能较好时，增加触发频率可加快系统的收敛速度。此外，为增加系统的可扩展性，引入了具有有限稳定耦合增益的自适应控制协议，使得控制策略不需要使用网络拓扑相关的全局信息。基于稳定性定理对多智能体系统的一致性进行了推导，并通过正下界法证明了系统不存在Zeno行为。仿真结果表明，所提的通信链路感知动态事件触发机制可在通信资源和收敛速度之间起到调节作用，有效提升系统网络带宽的利用率。

关键词：多智能体动态事件触发链路感知一致性控制

基于事件触发机制的二阶多智能体系统一致性控制研究

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基于事件触发机制的二阶多智能体系统一致性控制研究

作者：盛明伟安徽大学

学位级别：硕士

多智能体系统一致性控制作为控制领域的一个热门问题得到学者们的关注,一致性控制研究是多智能体系统的研究基础,它的改进对于多智能体系统研究的群集、跟踪、编队等问题的研究意义重大。而二阶系统是多智能体系统研究的一个重要分析模... 详细信息

多智能体系统一致性控制作为控制领域的一个热门问题得到学者们的关注,一致性控制研究是多智能体系统的研究基础,它的改进对于多智能体系统研究的群集、跟踪、编队等问题的研究意义重大。而二阶系统是多智能体系统研究的一个重要分析模型,二阶系统相比于一阶系统多考虑了对象的速度信息,拥有大量的工程应用背景,但其算法分析也更加繁复。多智能体系统达到一致要借助于智能体之间的通讯,而这是智能体能源消耗的重要原因。智能体所能携带的能源是有限的,为了减少能源消耗、增加系统运行时间,本文将事件触发机制引入二阶多智能体系统的一致性控制研究中。事件触发机制可以在保证系统稳定和一致的前提下,通过减少计算和通信来节约智能体的资源。本文主要研究内容如下:1.基于自适应的事件触发机制的二阶多智能体系统一致性控制研究。为了让二阶多智能体系统能达到一致,需要设计合适的基于位置和速度信息的分布式一致性控制协议。同时为了平衡系统性能和节约资源,设计自适应的事件触发条件。之后用Lyapunov稳定性理论分析了该设计下系统的稳定性,并通过求出事件触发间隔证明了该算法不会造成Zeno行为。2.基于速度不可测的二阶多智能体系统一致性控制研究。针对工程中速度信息难以准确测量的情况,设计观测器估计智能体的速度信息,并以此设计一致性协议和事件触发条件。之后用Lyapunov稳定性理论分析了该设计下系统的稳定性,并通过求出事件触发间隔证明了该算法不会造成Zeno行为。3.含有虚拟领导者的二阶多智能体系统一致性控制研究。为了可以完成更多的控制任务,引入虚拟领导者,并设计相应的一致性协议和事件触发条件。之后用Lyapunov稳定性理论分析了该设计下系统的稳定性,并通过求出事件触发间隔证明了该算法不会造成Zeno行为。论文的所有算法都由Matlab仿真来验证可行性,为了排除其他条件的影响,仿真除了必要的设计参数,其它参数和状态都是随机初始化生成的。仿真结果证明所设计的一致性控制协议都能使多智能体的位置和速度信息达到一致,即二阶多智能体系统达到一致。同时仿真结果图中可以看出智能体的状态在较少次触发后达到一致,即系统达到一致消耗了较少的能源,与预计结果一致。

关键词：多智能体一致性控制二阶系统事件触发

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基于多分辨实体的交互一致性控制方法

中国电子科学研究院学报 2016年第1期11卷 94-97页

作者：杨慧杰谷雨中国电子科学研究院北京100041

多分辨建模是解决复杂系统仿真的重要手段,其关键问题之一是不同分辨率实体之间交互时的一致性控制。本文以多分辨率实体法为基础,提出了一种交互一致性控制的方法,从多分辨率实体(Multi-Resolution Entity,MRE)建立、属性映射、并发交... 详细信息

多分辨建模是解决复杂系统仿真的重要手段,其关键问题之一是不同分辨率实体之间交互时的一致性控制。本文以多分辨率实体法为基础,提出了一种交互一致性控制的方法,从多分辨率实体(Multi-Resolution Entity,MRE)建立、属性映射、并发交互控制三个方面来解决一致性控制问题。实际应用表明,该方法是可行和有效的。

关键词：多分辨率建模多分辨率实体一致性控制