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分布式协同控制模式下配电网信息物理系统脆弱性评估

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电力系统自动化 2018年第10期42卷 22-29,59页

作者：李培恺刘云辛焕海齐冬莲浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027 深圳大学机电与控制工程学院广东省深圳市518060

分布式协同控制模式的提出,为解决未来配电网信息物理系统(CPS)中高密度、强随机性分布式电源接入问题提供了途径。但同时,配电网CPS信息物理高度融合的特点也方便了网络攻击者通过信息系统威胁电力系统的安全稳定运行。据此,提出一种... 详细信息

分布式协同控制模式的提出,为解决未来配电网信息物理系统(CPS)中高密度、强随机性分布式电源接入问题提供了途径。但同时,配电网CPS信息物理高度融合的特点也方便了网络攻击者通过信息系统威胁电力系统的安全稳定运行。据此,提出一种基于动态攻防博弈的分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性评估方法。首先,阐述了一种分布式电源等输出比协同控制策略,并对其收敛特性进行了分析和总结。其次,基于CPS风险评估框架,结合分布式电源协同控制策略及实际网络攻防策略的特点,提出配电网CPS风险评估模型;在此基础上,设计动态攻防博弈函数及博弈求解步骤,实现对于分布式协同控制模式下配电网CPS脆弱性的量化评估。最后,基于IEEE 34节点配电系统开展仿真测试,验证了所提方法的有效性。

关键词：分布式协同控制配电网信息物理系统动态博弈脆弱性评估网络攻击

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一种重载组合列车的分布式协同控制方法

铁道学报 2013年第1期35卷 51-59页

作者：高凯黄志武王晶彭军刘伟荣中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410075 School of Computer Engineering Bethune-Cookman University

为解决重载组合列车在复杂地形和通信不可靠情况下的多机车间的控制问题,设计一种在通信延时和中断条件下的重载组合列车的分布式协同控制器。通过引入状态变换和控制变换,将复杂的重载组合列车纵向动力学模型简化为双重积分器形式,然... 详细信息

为解决重载组合列车在复杂地形和通信不可靠情况下的多机车间的控制问题,设计一种在通信延时和中断条件下的重载组合列车的分布式协同控制器。通过引入状态变换和控制变换,将复杂的重载组合列车纵向动力学模型简化为双重积分器形式,然后设计分布式协同控制器,在保证列车作用力最小的前提下调节每个子系统的速度到期望值。证明了组成的闭环系统能够使重载组合列车子系统在较宽松的通信条件下达到一致渐近协同稳定。通过对集中控制模式LQR控制器和分布式协同控制器在理想通信条件以及存在通信延时的性能仿真对比,充分说明了设计的分布式协同控制器的有效性。

关键词：重载组合列车分布式协同控制通信延时通信中断

基于多智能体交通绿波效应分布式协同控制算法

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软件学报 2012年第11期23卷 2937-2945页

作者：徐杨张玉林孙婷婷苏艳芳电子科技大学计算机科学与工程学院四川成都611731

基于"绿波"效应的交通控制通过实现干道上的车流不间断地经过多个交通灯路口而不停止,是目前公认的最有效率的交通控制策略之一.然而随着城市交通规模的不断扩大,传统的集中式交通控制方法可能遇到计算和通信上的瓶颈.而当路口交通灯只... 详细信息

基于"绿波"效应的交通控制通过实现干道上的车流不间断地经过多个交通灯路口而不停止,是目前公认的最有效率的交通控制策略之一.然而随着城市交通规模的不断扩大,传统的集中式交通控制方法可能遇到计算和通信上的瓶颈.而当路口交通灯只能获取城市交通网络全局有限的信息时,传统的分布式控制方法可能十分低效.提出了一种基于多智能体的交通灯分布式绿波自适应控制方法.在该设计中,每一个交通灯路口通过一个非集中式的协同智能体来控制.其核心是,智能体通过预测自身下一时刻的状态进行自主决策.由于只有来自邻居路口的车辆能够直接影响当前路口下一步的状态,这一决策过程仅需要智能体通过与邻居智能体间的局部交互来完成.描述了基于多智能体交通灯分布式"绿波"效应的控制算法,并通过仿真实验验证了该方法在大规模城市交通系统中的可行性.

关键词：多智能体系统 “绿波”效应交通灯控制分布式协同控制

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基于MAS的多电力弹簧分布式协同控制策略

电力自动化设备 2024年第1期44卷 111-118页

作者：程启明沈章平张家领吴浩强程尹曼上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090 上海电力公司浦东供电公司上海200120 上海电力公司市北供电公司上海200072

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/S... 详细信息

为了解决单个电力弹簧无法满足整个微电网电能质量管理需求的问题,提升关键负荷的电压电能质量,依据多智能体系统,构建多电力弹簧分布式系统架构,采用离散一致性算法设计上层控制器,提出采用调制模型预测控制器设计下层控制器。MATLAB/Simulink仿真结果表明,当电网电压波动和非关键负荷变化时,采用所提分布式协同控制策略能够实现关键负荷电压稳定及系统频率快速整定,验证了所提分布式协同控制策略的正确性和有效性。并将所提调制模型预测控制策略与模型预测控制、比例积分控制策略进行仿真对比,验证了所提分布式协同控制策略的优越性。

关键词：多电力弹簧分布式协同控制多智能体系统离散一致性算法调制模型预测控制

同方期刊数据库

互联新能源电力系统区内AGC机组分布式协同控制策略

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中国电力 2024年

作者：张磊马晓伟王满亮陈力高丙团中国电力科学研究院有限公司国家电网有限公司西北分部东南大学电气工程学院

区域电网中具备自动发电控制(automatic generation control， AGC)功能的新能源场站数量多并且不同调频机组的响应特性差异明显，加重了集中控制器的计算负担，影响区域电网频率控制效果。针对上述挑战，提出了一种基于机组动态模型和... 详细信息

区域电网中具备自动发电控制(automatic generation control， AGC)功能的新能源场站数量多并且不同调频机组的响应特性差异明显，加重了集中控制器的计算负担，影响区域电网频率控制效果。针对上述挑战，提出了一种基于机组动态模型和分布式一致性的互联电力系统区域内AGC机组协同控制策略，区域间根据联络线功率频率偏差进行跨区功率互济。首先，建立不同类型调频机组的调频响应功率模型。在此基础上，考虑调频控制的经济性，以有功出力变化量的二次成本函数最小为目标，兼顾各调频机组出力约束和功率平衡约束，构建功率动态分配优化模型，并证明通过合理的系数设定即可满足调频经济性最优，无需求解该优化问题。然后，提出了基于分布式一致性算法的AGC调频控制策略，实现区域内各参与机组AGC指令的整定。最后，以三区域互联电力系统为例进行仿真验证，结果表明：所提控制策略可以有效提高调频性能，降低机组的调频成本。

关键词：区域互联电力系统新能源自动发电控制分布式协同控制调频经济性

基于MPC的多无人船系统分布式协同控制策略研究

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舰船科学技术 2022年第19期44卷 82-89页

作者：彭涛王磊王一听上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对多无人船系统的路径跟踪和编队控制问题,本文提出一种分布式协同控制策略,基于模型预测控制算法为各子系统设计独立的控制器,通过实时迭代框架实现系统之间的一致性。同时,将上层运动控制与底层推力分配进行一体化集成,实现对推力... 详细信息

针对多无人船系统的路径跟踪和编队控制问题,本文提出一种分布式协同控制策略,基于模型预测控制算法为各子系统设计独立的控制器,通过实时迭代框架实现系统之间的一致性。同时,将上层运动控制与底层推力分配进行一体化集成,实现对推力器的直接控制和约束条件一致化。数值模拟结果显示所提策略能够提高系统对外部环境变化的适应性,减少计算成本25.02%并降低能耗6.89%,对于包含多个子系统的大规模协同控制问题具有一定的实际应用价值。

关键词：多无人船系统模型预测控制分布式协同控制控制分配集成

快速一致性控制算法下的多UAV分布式协同控制

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电光与控制 2014年第5期21卷 11-18页

作者：贾方超姚佩阳马方方李巧丽空军工程大学信息与导航学院中国人民解放军94326部队

多无人机系统中,系统状态的一致性是实现多无人机分布式协同控制的基础,一致性控制算法是多无人机系统实现状态一致的有效方法。通信约束条件下,无人机平台基于局部交互信息,通过一致性控制算法,控制系统状态演化一致。为解决改变通信... 详细信息

多无人机系统中,系统状态的一致性是实现多无人机分布式协同控制的基础,一致性控制算法是多无人机系统实现状态一致的有效方法。通信约束条件下,无人机平台基于局部交互信息,通过一致性控制算法,控制系统状态演化一致。为解决改变通信拓扑结构和多跳路由通信的不可操作性问题,引入状态差值和预测状态,设计新的快速一致性控制算法。给出新算法收敛性和快速性的相关定理,并进行了严格的数学证明,在分布式协同控制结构下实现多无人机快速任务协同。理论分析和仿真实验验证了算法的可行性和有效性。

关键词：多无人机系统分布式协同控制一致性理论状态差值预测状态收敛速度

高速列车运行曲线自主规划和分布式协同控制方法研究

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高速列车运行曲线自主规划和分布式协同控制方法研究

作者：辛天鹏北京交通大学

学位级别：硕士

目前,中国高速铁路建设已经取得了举世瞩目的成就,为国民的日常出行提供了极大的便利。同时,高速铁路作为国家经济发展的重要支柱,对促进国内欠发达地区的经济协同发展具有不可替代的作用。国内高速铁路在给人们生活带来巨大便利的同时... 详细信息

目前,中国高速铁路建设已经取得了举世瞩目的成就,为国民的日常出行提供了极大的便利。同时,高速铁路作为国家经济发展的重要支柱,对促进国内欠发达地区的经济协同发展具有不可替代的作用。国内高速铁路在给人们生活带来巨大便利的同时,也出现了一些亟待解决的问题。为了满足经济发展的需求,国内高速铁路的发车频率正在不断大幅提高,同一铁路线路中多列车、高速度、高密度追踪运行已经成为一种新常态,该特点在一些骨干铁路网表现得尤为突出,例如京沪高速铁路。此外,现有列车控制方法难以同时满足多列车安全、高效、节能、舒适的协同控制,因此,设计一种针对多目标,且具有运行曲线自主规划功能以及协同控制的控车策略,是高速列车未来自动运行控制领域的热点研究问题。本研究探讨高速列车自主驾驶的决策问题,立足于高速列车的运行特征以及多目标追踪的耦合特性,提出的方法主要包括基于深度学习(Deep Learning,DL)的运行曲线自主规划方法和基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的分布式协同控制策略,以期望在保障多列车整体安全的前提下,提高列车运行的准时性、灵活性。此外,所提出的分布式协同控制方案也能够大大降低车载计算机的计算负担。本文的主要工作概括如下:(1)将深度学习技术与分布式协同控制方法相结合,设计了一种先进的基于深度学习的多列车控制框架。同时,对于深度学习网络训练中数据不足可能导致运行曲线自主规划模型过拟合的问题,提出了一种基于生成对抗网络(Generative Adversarial Nets,GANs)的数据扩充方案,用来生成与实际数据样本分布相同的数据样本,进而扩充训练数据集。(2)构建了一个混合参考轨迹学习模型,能够分别从时间相关和时间无关的多属性数据中实时规划列车的运行曲线。然后,基于模型预测控制方案,考虑了列车运行的最小化追踪偏差,平衡了安全性、准时性、能效和乘坐舒适性,建立了分布式协同控制优化模型。(3)采用对偶分解技术处理相邻列车安全间隔带来的耦合约束,从而实现高速列车优化问题的分解,使每辆列车能够独立计算控制策略,从而减小车载计算机的工作负担并提高系统的鲁棒性。最后,基于实际的应用场景进行了仿真实验,验证了所提方法的有效性和可行性。图38幅,表11个,参考文献62篇。

关键词：高速列车运行曲线自主规划生成对抗网络分布式协同控制

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基于输出调节的多智能体系统分布式协同控制

基于输出调节的多智能体系统分布式协同控制

作者：刘天添福州大学

学位级别：硕士

随着信息技术和传感器技术的进步,控制系统模型逐渐向大规模、复杂动态和强耦合方向发展。多智能体系统凭借灵活性高、可拓展性好以及性能高效的特点,其控制思想越来越多的被应用到大型复杂网络系统的控制当中。输出调节理论起源于对单... 详细信息

随着信息技术和传感器技术的进步,控制系统模型逐渐向大规模、复杂动态和强耦合方向发展。多智能体系统凭借灵活性高、可拓展性好以及性能高效的特点,其控制思想越来越多的被应用到大型复杂网络系统的控制当中。输出调节理论起源于对单体控制系统中伺服问题的研究,近年来逐渐被应用到多智能体系统分布式协同控制的研究中,并在处理包含异构模型、外部扰动和模型不确定性的领导跟随一致性问题中展现出极大的理论优势。本文将选取线性异构多智能体系统为研究对象,基于输出调节理论在多智能体系统分布式协同控制领域已有的研究成果,针对实际应用中可能遇到的复杂情况,分别对观测限制条件、模型一般性以及通信拓扑广泛性提出改进,并分别设计分布式控制协议,以解决多智能体系统领导-跟随输出一致性问题。具体研究和解决的内容包括:(1)领导者系统观测受限条件下领导-跟随鲁棒输出一致性。在领导者对于任意跟随者都不是完全可观测和切换拓扑的条件下,一类分布式补偿器首先被提出并证明其能为跟随者提供领导者动态的渐近观测值。随后,结合内模原理,提出分布式动态输出反馈控制律,并通过输出调节理论框架证明了该控制律能够在智能体模型存在参数摄动的时实现领导-跟随鲁棒输出一致性。(2)跟随者系统存在输入时延时领导-跟随鲁棒输出一致性。首先,基于智能体之间的无向切换拓扑网络,一个分布式补偿器被提出用以为跟随者提供领导者动态的渐近观测值。不同的是,该补偿器的参数整定摆脱了对于全局拓扑结构所对应的拉普拉斯矩阵最小非零特征值的依赖。随后,结合该补偿器,分布式状态反馈和输出反馈控制律被提出,引入截断预测反馈的方法来镇定存在时延状态量的闭环系统,最后基于推广到时延情况下的输出调节理论证明了两个控制律的有效性。(3)随机切换拓扑网络下自适应领导-跟随输出一致性。上述工作中多智能体的拓扑网络是周期顺序切换的,本文最后考虑了由马尔可夫过程驱动的随机切换的拓扑结构。为此,一个期望形式拉普拉斯矩阵的引理被引证,并用以证明所提出的分布式自适应补偿器能够在均方意义上被看作是领导者的渐近观测器。特别地,自适应参数的引入使得补偿器在不利用全局拉普拉斯矩阵信息的条件下能够适应随机切换的拓扑以保证收敛性。最后,结合该分布式自适应补偿器,提出了分布式状态反馈和输出反馈控制律并证明其能实现领导-跟随均方一致性。

关键词：多智能体系统分布式协同控制切换拓扑输出调节