[發明專利]基于事件觸發的分布式發電系統時滯輸出協同控制方法

有效

• 申請號: 201810780114.0
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN108829065B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王迎春;谷永強;會國濤;楊東升;周博文;鄭龍飛;龐萌萌;李海峰
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

1.一種基于事件觸發的分布式發電系統時滯輸出協同控制方法，其特征在于：將每個分布式發電單元看成一個智能體，同時對分布式發電單元合理建立數學模型和動態特性方程，并將其非線性動態方程通過輸入輸出線性化方法進行轉化，步驟為：

1)抽象出分布式發電系統的動力學方程并建立數學模型，將分布式發電單元控制問題轉化成多智能體協同控制問題；同時考慮多智能體中降低通信帶寬占用量、計算量和通信過程中存在時滯問題的影響；

2)將每個智能體的狀態量與相鄰智能體的通信權重建立每個跟隨智能體的組合狀態；

步驟2)是針對步驟1)中各個跟隨智能體的狀態量與其之間的通信權重建立每個跟隨智能體的組合狀態，定義任意智能體i組合狀態e_i(t)：

其中，a_ij是智能體i與相鄰智能體通信權重，x_i(t)是跟隨智能體i的狀態量，x₀(t)是領導智能體的狀態量，g_i是智能體i與領導智能體通信權重，j為與智能體i相鄰的智能體，n為與智能體i相鄰的智能體個數總和；

3)使用上述組合狀態設計事件觸發機制，并在事件發生器模塊中進行比較判斷，決定是否更新每個跟隨智能體的控制輸出信號；即根據步驟2)中設計的各個跟隨智能體的組合狀態，在事件發生器模塊設計事件觸發機制給出是否更新跟隨智能體控制輸出信號的判斷條件，分別定義任意智能體i狀態誤差ζ_i(t)和任意智能體i測量誤差ε_i(t)為：

ζ_i(t)＝x_i(t)-x₀(t)， (23)

其中，x_i(t)是跟隨智能體i的狀態量，x₀(t)是領導智能體的狀態量，g_i是智能體i與領導智能體通信權重，是智能體i第k次觸發的組合狀態，為智能體i第k+1次觸發時刻，為智能體i第k次觸發時刻；

設計任意智能體i時滯依賴的事件觸發函數：

其中λ_M(H)是對稱正定矩陣H大于0的正數最大特征值，λ_m(H)和λ_m(D)分別為對稱正定矩陣H和D的最小特征值，τ(t)為系統輸出固定時滯或時變時滯，||·||為向量的2范數；k₁、k₂為可調參數；

4)考慮信號傳輸時滯對協同控制的影響，設計出每個跟隨智能體的控制器形式，使每個跟隨智能體與領導智能體的狀態保持一致，同時降低計算量和通信量，實現分布式發電系統的最終穩定；具體為：

401)將任意智能體i的控制器u_i(t)設計為：

其中，K是基于時滯依賴的事件觸發控制器增益，是考慮輸出時滯智能體i第k次觸發的組合狀態，e_i(t-τ(t))是考慮輸出時滯智能體i的組合狀態，ε_i(t-τ(t))是考慮輸出時滯智能體i的測量誤差；分別為第i個智能體第k次觸發時刻和第k+1次觸發時刻；

402)將多智能體的協同控制問題轉化為閉環系統穩定性問題，任意智能體i閉環系統定義為：

其中，ζ_i(t)是閉環系統中第i個跟隨智能體與領導智能體的狀態誤差變量；

通過使用矩陣的Kronecker product將上式整合，可以得到增廣的閉環系統為：

其中ζ(t)是閉環系統中任意跟隨智能體與領導智能體的狀態誤差變量，I_N是N×N維的單位矩陣，ζ(t-τ(t))是閉環系統中考慮時滯問題各個跟隨智能體與領導智能體的狀態誤差變量，ε(t-τ(t))為閉環系統中考慮時滯問題任意智能體的測量誤差，A和B是系統固定參數，K是設計的基于時滯依賴事件觸發控制增益，為智能體之間通信連接權重矩陣，τ(t)為系統輸出定長固定時滯或者時變時滯；

403)確定引理和穩定性分析的Lyapunov函數V(t)，對Lyapunov函數V(t)對時間求導，然后將引理和假設應用到Lyapunov函數的求導過程中，得到考慮時滯基于事件觸發控制器存在的充分條件，使得閉環系統穩定，即分布式發電的輸出電壓和頻率通過協同控制器調節到參考設定值；

404)將引理應用到Lyapunov函數V(t)的求導過程中，同時將矩陣變換和代入增廣的閉環系統，得到考慮時滯基于事件觸發控制器存在的充分條件；

其中，U^T為對角矩陣，I_n為n維單位矩陣；ε(t)為閉環系統中任意智能體的測量誤差；

405)據考慮時滯基于事件觸發控制器存在的充分條件，使得Lyapunov函數對時間的導數小于0，從而確定閉環系統的穩定；

406)根據定理，采用MATLAB中的LMI求解器來獲得任意智能體i的控制器中的控制增益K，同時還可獲得任意智能體i基于時滯依賴的事件觸發協議f_i(t)；

其中，分別為第i個智能體第k次觸發時刻，k+1觸發時刻。