[發(fā)明專利]基于多智能體的微電源分散協(xié)調(diào)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710177996.7
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106877398B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竇春霞;張博;張占強;宋萌萌
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 李合印

1.一種基于多智能體的微電源分散協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于：該方法內(nèi)容包括如下步驟：

(1)構(gòu)建兩層多智能體分布式協(xié)調(diào)控制方案，下層每個智能體單元根據(jù)自己局部的相關(guān)信息，進(jìn)行獨立的控制；下層每個智能體能夠?qū)崿F(xiàn)分布式電源的分散控制；上層協(xié)調(diào)控制智能體，根據(jù)下層智能體的信息，以及微電網(wǎng)的運行狀況，及時向下層單元智能體提供相應(yīng)的控制方式，確保微電網(wǎng)穩(wěn)定運行，實現(xiàn)上層智能體基于通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)分布式電源的協(xié)調(diào)控制；

(2)設(shè)計兩層多智能體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，下層單元智能體設(shè)計為包括反應(yīng)層和協(xié)商層的混合智能體；上層智能體設(shè)計為包括學(xué)習(xí)和評估模塊、數(shù)據(jù)庫、知識庫、二級控制模塊和動作執(zhí)行模塊；

(3)提出微電源分散控制方案，微電源的分散控制為雙閉環(huán)控制，包括基于逆變器下垂特性的外環(huán)功率控制和基于改進(jìn)的PID電壓電流內(nèi)環(huán)控制，設(shè)計分?jǐn)?shù)階PID控制器；

(4)用粒子群優(yōu)化算法整定分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)優(yōu)化；

(5)基于一致性控制理論設(shè)計分布式協(xié)調(diào)控制器，確保分布式電源電壓的一致以及良好的功率均分效果，并且能夠有效抑制分布式電源之間的環(huán)流問題；設(shè)計基于多智能體一致性算法，每個分布式電源只需自己的信息以及與其相關(guān)的智能體的信息，使微電源的輸出電壓一致，能夠有效的抑制環(huán)流，并且微電源之間的功率均分效果更好；

(6)用仿真試驗驗證該方案的有效性；

所述設(shè)計分布式協(xié)調(diào)控制器，包括如下內(nèi)容：

根據(jù)微電源并聯(lián)模型，由基爾霍夫電壓電流定律得如下狀態(tài)空間模型：

其中，x(t)＝[i_ti u_i i_R i_im i_tm u_m i_in i_tn u_n]^T是狀態(tài)變量，u(t)＝[u_ti u_tm u_tn]^T是輸入變量，y(t)＝[u_i u_m u_n]^T為系統(tǒng)的輸出，

C＝[0 1 0 0 0 1 0 0 1]^T；

i_ti是第i個電源輸出的電流；

u_i是第i個電容C_ti的輸出電壓；

i_R是流過電阻R上的電流；

i_im是流過電感L_im上的電流；

i_tm是流過電阻R_tm上的電流；

u_m是第m個電容C_tm上的輸出電壓；

i_in是流過電阻R_in上的電流；

i_tn是流過電阻R_tn上的電流；

u_n是第n個電容C_tn上的輸出電壓；

u_ti是第i個電源的輸出電壓；

u_tm是第m個電源的輸出電壓；

u_tn是第n的電源的輸出電壓；

一致性協(xié)議為：

其中a_ij表示第j個電源是否能向第i個電源通信，若可以通信，則a_ij大于0，否則，就等于0；為在一致性協(xié)議調(diào)控下，被控量和之間誤差的標(biāo)幺值；和分別代表第i個和第j個電容上輸出電壓的標(biāo)幺值；

對于整個閉環(huán)系統(tǒng)其中

設(shè)計反饋控制將上式帶入得：

其中，c是設(shè)計的一致性控制器中的增益參數(shù)；L是電源對應(yīng)的通信拓?fù)涞睦绽咕仃嚕籋是本發(fā)明中設(shè)計的反饋增益矩陣，其目的為了實現(xiàn)一致性控制的效果；

則(14)的狀態(tài)空間可寫為：

其中，I_N是單位陣，其作用是保證的列數(shù)與的行數(shù)相等；代表克羅內(nèi)克積；和為和x(t)的標(biāo)幺值；

綜上，給出如下定理1：系統(tǒng)(14)在反饋控制器下保持閉環(huán)系統(tǒng)(17)漸進(jìn)穩(wěn)定，當(dāng)且僅當(dāng)存在正定對稱矩陣P₁＝P₁^T≥0,P₂＝P₂^T＞0滿足以下條件

其中，Q＝Q^T＞0,表示矩陣的最大奇異值，表示矩陣的最小非零奇異值；

相關(guān)證明如下：設(shè)反饋增益矩陣

令從(19)可知

式(18)的黎卡提方程可寫為

其中，則Q′可被表示為：

選取系統(tǒng)的李雅普諾夫函數(shù)為V(x)＝x^TPx；

由式(19)和(20)得到合適的c與H，確保所設(shè)計的控制器能夠使系統(tǒng)穩(wěn)定； 其中R₁，R₂和Q都是待求矩陣，這3者的主要目的是為了滿足本發(fā)明中提出的定理1。