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基于有限时间一致性的自主移动多智能体分布式合围点部署

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西北工业大学学报 2020年第6期38卷 1139-1145页

作者：闫朋朋凡永华陈园林王民钢西北工业大学航天学院陕西西安710072

在多对一的追逃任务中,自主移动多智能体从多个方向实现对目标的协同合围,可以有效提高成功围捕的概率。针对其中的合围点协同部署问题,提出了一种基于有限时间一致性的合围点部署方法。首先,将合围点部署问题建模为单位圆上的覆盖控制... 详细信息

在多对一的追逃任务中,自主移动多智能体从多个方向实现对目标的协同合围,可以有效提高成功围捕的概率。针对其中的合围点协同部署问题,提出了一种基于有限时间一致性的合围点部署方法。首先,将合围点部署问题建模为单位圆上的覆盖控制问题,基于多智能体一致性理论提出的分布式控制协议能实现对单位圆的最优覆盖;通过引入时变可调增益策略,将闭环系统由渐进收敛调整为有限时间收敛,从而大大提高了合围点部署的效率。仿真结果表明,提出的分布式控制协议可有效实现多智能体合围点的快速自部署。

关键词：多智能体协同合围有限时间一致性覆盖控制

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

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电力系统自动化 2018年第21期42卷 96-103页

作者：李一琳董萍刘明波林赟华南理工大学电力学院广东省广州市510640

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,... 详细信息

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。

关键词：直流微电网分布式控制有限时间一致性分层结构

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多智能体系统的优化及有限时间一致性控制

多智能体系统的优化及有限时间一致性控制

作者：崔秋燕青岛大学

学位级别：硕士

多智能体系统的分布式协同控制在生物学、物理、计算科学等领域有着普遍的应用,因此受到广泛的关注.分布式优化和一致性作为协同控制的两个典型问题,已经被用来解决许多实际问题.基于此,本文分别研究了一阶和二阶多智能体系统的优化问题... 详细信息

多智能体系统的分布式协同控制在生物学、物理、计算科学等领域有着普遍的应用,因此受到广泛的关注.分布式优化和一致性作为协同控制的两个典型问题,已经被用来解决许多实际问题.基于此,本文分别研究了一阶和二阶多智能体系统的优化问题.此外,针对一般线性多智能体系统,本文研究了有限时间和固定时间一致性问题.本文的主要内容如下:首先,针对一阶多智能体系统,研究了分布式优化问题.在假设局部成本函数可微并且强凸的情况下,提出了分布式凸优化算法,使得智能体的状态渐近收敛到全局最优点.此外,为了节省通信成本并降低能量消耗,我们引入了事件触发策略和异步周期检测机制.其次,研究了二阶多智能体系统的分布式优化问题,提出了基于两种采样机制的分布式优化算法,即非周期采样和动态事件触发采样.此外,所提出的算法采用了比例积分(PI)策略.最后,针对一般线性多智能体系统,分别研究了有限时间和固定时间一致性问题.与一般的渐近一致性相比,所提出的分布式有限时间一致性协议,提高了系统的收敛速度.此外,还提出了一种分布式固定时间一致性协议来消除收敛时间对系统初始状态的依赖.为了降低对系统全局信息地依赖,引入了分布式自适应机制.

关键词：多智能体系统分布式优化有限时间一致性动态事件触发控制自适应控制

基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制研究

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基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制研究

作者：程奕凌南京邮电大学

学位级别：硕士

“双碳”目标驱动下的电力清洁低碳化将推动以可再生能源为主体的新型电力系统建设,如何降低大规模分布式电源接入的影响是构建新型电力系统亟待解决的关键问题。微电网通过就地整合可再生能源、储能和负荷等装置,凭借其灵活的运行方式... 详细信息

“双碳”目标驱动下的电力清洁低碳化将推动以可再生能源为主体的新型电力系统建设,如何降低大规模分布式电源接入的影响是构建新型电力系统亟待解决的关键问题。微电网通过就地整合可再生能源、储能和负荷等装置,凭借其灵活的运行方式,被认为是管理分布式电源的有效手段。将地理位置相近的微电网互连形成多微网系统,通过子微网间的功率交互,能够克服单一微电网调节能力不足、抗扰动能力弱的缺陷,进一步提升分布式电源的消纳水平并增强供电可靠性。由于多微网系统内包含更多的分布式电源,子微网间也存在更复杂的电能、信息交互,因此设计合理的协调控制策略,是提升多微网运行性能的关键。多智能体一致性算法利用智能体间的信息交互,最终使其状态趋于一致,为多微网的协调控制提供了可行方案。本文以孤岛交流多微网为研究对象,从系统建模、理论分析、策略设计、仿真验证等方面,深入研究基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制问题。具体研究内容如下:(1)基于多智能体的多微网分布式控制架构提出了基于多智能体的多微网分布式控制架构。将多微网系统与多智能体系统建立对应关系,并基于图论建立了智能体间通信网络的数学模型。通信网络包括子微网内通信网络和子微网间通信网络,其中分布式电源智能体在子微网内通信网络上交互信息,微电网智能体在子微网间通信网络上交互信息。利用智能体间的稀疏通信,分布式地完成控制任务,克服了集中式控制依赖中央控制器和分散式控制无法实现全局协调的弊端。(2)基于有限时间一致性的多微网分布式协调控制策略多微网分布式协调控制策略包含一次下垂控制、频率/电压二次调节和三次经济调度,其中三次经济调度包括子微网内经济调度和子微网间经济调度。在一次下垂控制的基础上,分布式电源智能体通过一致性算法得到频率/电压修正项并计算分布式电源最优出力,实现频率/电压二次调节和子微网内经济调度;微电网智能体协调微电网间的功率交互并通过一致性算法计算功率互济时子微网最优出力,实现子微网间经济调度。为了克服传统一致性算法的局限性,实现有限时间内的控制目标,提出一种改进的快速有限时间一致性算法。利用李雅普诺夫稳定性理论、La Salle不变集原理和有限时间稳定理论分析了所提算法的收敛性能。仿真结果验证了所提算法能够加快收敛速度且具备良好的抗干扰性。(3)基于参与因子准则的多微网鲁棒经济调度现有经济调度策略大多基于功率预测进行,即在某一调度区间内认为负荷/可再生能源功率为一固定值,很少考虑如何维持负荷/可再生能源功率不确定性波动影响下调度策略的效果。提出一种基于参与因子准则的多微网鲁棒经济调度策略,在考虑子微网间的功率交互后,建立子微网间经济调度模型和子微网内经济调度模型;利用一致性算法求解子微网和分布式电源的最优出力,在此基础上当子微网内负荷/可再生能源波动时,根据参与因子动态调节可控分布式电源的出力,使各子微网平抑自身的功率波动,保证子微网间的功率交互不受影响,以提升调度策略应对不确定性的鲁棒性。仿真结果表明在负荷/可再生能源波动时,所提调度策略依然能保持良好的优化效果。

关键词：多微网多智能体有限时间一致性分布式协调控制鲁棒经济调度

二阶多智能体系统参数自适应的有限时间一致性算法

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计算机工程 2020年第4期46卷 273-278,286页

作者：崔艳李庆华山西师范大学物理与信息工程学院山西临汾041000

目前二阶多智能体系统尚未明确给出自适应参数的确定方法,且系统的收敛速度较慢.为在实际应用中预测飞行器多智能体系统下一时刻的状态并提高收敛速度,提出一种参数自适应的一致性算法.将当前智能体间位置和速度的差值作为一致性协议的... 详细信息

目前二阶多智能体系统尚未明确给出自适应参数的确定方法,且系统的收敛速度较慢.为在实际应用中预测飞行器多智能体系统下一时刻的状态并提高收敛速度,提出一种参数自适应的一致性算法.将当前智能体间位置和速度的差值作为一致性协议的反馈参数,研究固定拓扑和切换拓扑情形下二阶多智能体系统的有限时间一致性问题,构造Lyapunov函数,同时利用LaSalle不变集原理和齐次理论,得到系统在有限时间内达到稳定的条件,实现对不同飞行器输入状态的自适应调节.仿真结果表明,该算法能够保证多智能体系统在有限时间内实现一致跟踪,且收敛速度较快.

关键词：有限时间一致性二阶多智能体系统参数自适应算法 Lyapunov函数齐次理论

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时滞多智能体系统的有限时间一致性分析

时滞多智能体系统的有限时间一致性分析

作者：冯璐璐山东师范大学

学位级别：硕士

有限时间稳定性作为现代稳定性理论的研究领域之一,其意义是在有限时间间隔内使系统收敛到某一固定的范围内。与Lyapuno渐近稳定性相比,有限时间稳定性因其能反映系统的暂态性能而更具实用性。多智能体系统是人工智能领域的一个重要分支... 详细信息

有限时间稳定性作为现代稳定性理论的研究领域之一,其意义是在有限时间间隔内使系统收敛到某一固定的范围内。与Lyapuno渐近稳定性相比,有限时间稳定性因其能反映系统的暂态性能而更具实用性。多智能体系统是人工智能领域的一个重要分支,系统中单个智能体之间通过交互以解决由于缺乏能力、知识或资源而无法由单个智能体解决的问题。本文主要研究了有向切换通信拓扑下的时滞多智能体的有限时间一致性,主要工作如下:第一,针对带有时滞的切换线性时变系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函和平均停留时间方法,基于线性矩阵不等式理论给出了上述系统的有限时间稳定的稳定性判据,并且根据该条件设计了使系统有限时间镇定的控制器,给出了该控制器的显示表达式。第二,许多实际情况下,智能体之间的通信拓扑可能会由于链路故障或在具有移动智能体的网络中的运动而随时间变化,因此,建立了有向切换通信拓扑下的带有脉冲的时滞多智能体的系统模型,并分别设计了状态反馈控制器、脉冲控制器使系统有限时间镇定。第三,上述模型在系统运行过程中会出现意想不到的不确定因素,这往往会造成意想不到的错误甚至导致系统崩溃,因此,又分别设计了对一些不确定性因素不敏感的非脆弱控制器使系统镇定。

关键词：有限时间一致性时变系统时滞多智能体系统非脆弱控制器

基于事件触发控制的异质多智能体系统的有限时间一致性研究

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基于事件触发控制的异质多智能体系统的有限时间一致性研究

作者：吕东霖重庆邮电大学

学位级别：硕士

多智能体系统的一致性协同控制是复杂系统群体智能涌现的根本保障。相较于传统的一致性协同控制方法,在有限时间一致性控制下的系统拥有更快的收敛速度与更好的抗干扰能力,同时由于知晓系统的收敛时间范围,其也被广泛运用于需要较高控... 详细信息

多智能体系统的一致性协同控制是复杂系统群体智能涌现的根本保障。相较于传统的一致性协同控制方法,在有限时间一致性控制下的系统拥有更快的收敛速度与更好的抗干扰能力,同时由于知晓系统的收敛时间范围,其也被广泛运用于需要较高控制精度的应用场景。然而,从目前多智能体系统有限时间一致性研究中不难发现,很多系统中仅存在单一的动力学模型,且智能体之间的通信条件不够灵活。在实际应用场景中,由于复杂环境中存在着不同的任务划分,智能体的动力学模型可能是不同的。另外,受制于环境中的各种约束,智能体之间的通信频率也应跟随通信网络的好坏进行相应地变化。基于同类工作存在的不足,论文研究了基于事件触发控制的异质多智能体系统有限时间一致性问题,其主要内容概述如下:(1)结合积分滑模、事件触发和牵制控制机制,探索了非线性异质多智能体系统的有限时间一致性问题。采用两种类型的积分滑模控制以保证系统的状态轨迹在滑动面上运动时不受非线性和扰动的影响。为了实现系统的有限时间一致性控制,设计了一种新的控制协议,并引入了一种新颖的仅依赖局部信息且触发频率可调节的完全分布式事件触发控制。此外,排除了智能体之间的芝诺行为,确定了每个智能体在有向弱连通图下的牵制增益范围。最后,通过几个仿真实例验证了所得结论的正确性。(2)基于动态事件触发和牵制控制策略,对异质多智能体系统的有限时间动态一致性问题进行了讨论。首先,设计了一种新颖的控制协议来实现系统的有限时间动态一致性。为了进一步降低控制器的更新频率,提出了一种完全分布式动态事件触发控制。因此,即使在网络通信质量较差的情况下系统也可以达成一致。同时,消除了芝诺行为并确定了二阶智能体的牵制增益范围。最后,仿真结果进一步验证了理论分析所得结论的正确性。(3)基于所提出的控制协议和系统模型,利用Java语言设计了事件触发下异质多智能体有限时间一致性仿真系统。在事件触发的控制下,动态地演示了系统在有限时间内完成一致性的过程。

关键词：异质多智能体系统事件触发控制牵制控制有限时间一致性

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

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电力系统自动化 2016年第24期40卷 49-55,84页

作者：顾伟薛帅王勇柳伟陈明曹戈东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网江苏省电力公司检修分公司江苏省南京市211102 国网南京供电公司江苏省南京市210019

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括... 详细信息

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。

关键词：直流微电网多代理系统有限时间一致性下垂控制分布式控制

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基于有限时间一致性的微电网分层优化策略

电力系统及其自动化学报 2020年第6期32卷 7-13页

作者：魏文军唐彬峰黄巨龙高锋阳兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司兰州730050

微电网优化控制的主要目标是分布式电源以经济最优的状态运行,同时确保系统的频率、电压稳定在额定值.为了克服微电网集中式优化策略的缺陷,本文提出了一种基于有限时间一致性算法的分层优化策略.该策略在下垂控制的基础上,采用多智能... 详细信息

微电网优化控制的主要目标是分布式电源以经济最优的状态运行,同时确保系统的频率、电压稳定在额定值.为了克服微电网集中式优化策略的缺陷,本文提出了一种基于有限时间一致性算法的分层优化策略.该策略在下垂控制的基础上,采用多智能体系统的有限时间一致性理论求解系统发电功率最优值,通过调节下垂系数使电源发电功率达到最优值,然后应用多智能体技术引入频率和电压的补偿量以实现系统频率和电压稳定在额定值.最后利用Matlab/Simulink搭建一个4节点微电网系统验证了所提出优化策略的正确性和有效性,收敛时间缩短了近60%.

关键词：微电网多智能体系统有限时间一致性下垂控制分层优化