[發明專利]一種多執行單元的能量均衡指令分配方法

有效

• 申請號: 201810047059.4
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108459907B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 黃攀峰;常海濤;張夷齋;王通;孟中杰;劉正雄;董剛奇;張帆
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50;G05B19/418
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種多執行單元的能量均衡指令分配方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：設有n₀個執行單元與控制器直接相連，n₀≥1，用集合A_c表示；控制器將v(t)發送給與其相連的執行單元；

定義t時刻控制器輸出的待分配的d維控制指令為v(t)∈R^d×1，d≥1；

定義系統的執行單元總數為n個，n≥n₀，其承擔的控制指令分配比例用向量ρ表示，且

ρ＝[ρ₁ ρ₂ … ρ_n]^T∈R^n×1

其中，ρ_i，i∈{1,2,...,n}為執行單元i的分配比例，由執行單元i維護；且對于任意i∈{1,2,...,n}均有0≤ρ_i≤1；

步驟2：執行單元i在接收到控制指令v(t)后,根據t是否更新判斷v(t)是否為新指令，若v(t)為新指令則利用下式更新自身分配比例，然后進行步驟3：

否則直接進行步驟3；

步驟3：執行單元i根據自身控制效率矩陣D_i∈R^d×d計算對應v(t)的期望輸出u_i的初始值

其中，執行單元安裝方向以及內部執行器布局應保證控制效率矩陣D_i可逆；

計算執行單元i的歸一化能量值向量ε＝[ε₁ ε₂ … ε_d]∈R^d×1

(1)對于推力器等單向執行器，計算歸一化能量向量用下式：

其中，f_i當前執行單元i的剩余能量，F為執行單元的總儲能；

(2)對于反作用飛輪等雙向充能執行器，用下式計算歸一化能量向量

其中，r_ik當前執行單元i的剩余能量，r_max為執行單元的總儲能；u_ik為u_i向量的第k個分量；

步驟4：計算執行單元i自身的能量平衡因子

其中ω_max為提前設定的平衡因子上限值，其滿足限制：

其中Δt為細胞之間交互時間間隔，L為用無向圖描述的細胞連接拓撲對應的拉普拉斯矩陣；

步驟5：執行單元i將自身的能量均衡因子ω_i，控制分配比例ρ_i和控制指令v(t)發送給其所有相鄰節點j∈V(i)，V(i)為與執行單元i相連的執行單元的集合；

執行單元j接收到數據后進行步驟2～步驟4后完成其自身的均衡因子ω_j，控制分配比例ρ_j，并返回執行單元i；

執行單元i利用下式更新自身的分配比例ρ_i

若達到交互時間限制，則繼續步驟6，否則返回步驟2；

步驟6：經過上述交互后，各執行單元均獲得了控制指令v(t)及控制分配比例ρ_ii∈{1,2,...,n}，各執行單元按下式計算其對應輸出u_i并同步輸出：