非线性耦合动态互联系统分布式协作负载均衡控制

针对一类非线性耦合动态互联系统,提出一种分布式协作负载均衡控制方法.借助输入输出反馈线性化技术,构建系统输入输出之间的关系,将耦合互联系统的分布式负载均衡控制设计问题转化为一阶多速率积分器智能体系统的输出一致性跟踪问题.基于最近邻原则设计增益可调的分布式协作负载均衡控制律,在通信拓扑满足相应的连通条件下,通过子系统间的局部交互实现负载均衡的目标.仿真和实验结果表明了所提出控制方法的有效性和可行性.     

微电网系统的分布式优化下垂控制

针对微电网系统运行成本最优化问题,提出一种分布式优化下垂控制策略.首先,基于一致性理论,给出了一种分布式经济调度算法.采用矩阵摄动理论,分析了经济调度算法的收敛特性.其次,基于分布式优化调度解,设计一种新的分布式优化下垂控制器.在满足供需平衡以及各个发电单元运行约束的条件下,控制策略使得微电网系统运行成本最低.同时,提出的控制策略能够保证孤岛微电网的频率稳定在额定值.最后,通过仿真实例,验证了分布式优化下垂控制策略的有效性.     

直流微电网分布式控制的时滞稳定化设计

直流微电网中,大部分控制器在设计时未考虑通信延时对系统性能的影响,这可能会导致控制器在实际应用中失效甚至影响系统的稳定性.本文基于一种分布式控制策略,建立了直流微电网系统的时滞模型,重点研究了通信延时对系统稳定性的影响.结合Razumikhin稳定性理论,提出了一种针对时变时滞系统的全时滞稳定性判据.为了更加适用于实际系统,在另一种全时滞稳定性判据的基础上,对系统时滞相关稳定性进行分析,得到保证系统稳定的延时上界,进而给出了一种确定控制参数范围的方法.与传统的将通信延时处理为一阶惯性环节的分析方法相比,基于时滞系统的分析方法更切合实际,为系统的稳定运行提供了一个更宽的时滞范围,提高了系统的可靠性.仿真和实验结果表明本文提出的控制参数设计方法能保证系统在最大延时下的稳定运行.     

基于一致性算法的交直流混合微电网协同控制方法

当交直流混合微电网协同控制时,仅进行简单的一级控制,导致控制波动过高,控制效果较差,为此,本文提出基于一致性算法的交直流混合微电网协同控制方法。以交直流微电网的电压输入输出关系为基础,设计了协同控制变流器,通过该变流器,采用一致性算法对交直流混合微电网进行一级协同控制,结合下垂控制特点,构建下垂控制模型,实施二级协同控制,实现交直流混合微电网协同控制。实验结果表明,所提方法的控制波动较低,证明所提方法的控制效果较好。     

并联DC-DC变换器系统的固定时间分布式协同控制

针对负载为超级电容的并联DC-DC变换器系统,为了在固定时间内实现电流输出均衡目标,提出固定时间分布式协同控制方法.将耦合子系统之间的通信拓扑,利用无向图进行刻画.借助输入输出反馈线性化技术,将并联DC-DC变换器系统的电流均衡控制设计难题转化为固定时间内一阶多智能体系统的一致性跟踪问题.借助符号函数、拉普拉斯矩阵、牵制增益矩阵,基于最近邻原则,设计参数可调的固定时间电流均衡分布式协同控制律.利用李亚谱诺夫函数严格证明整个闭环系统的稳定性,并推导出收敛时间的上界.所提出的固定时间电流均衡分布式协同控制方法,可以克服有限时间协同控制方法对初始状态依赖性强的缺点,同时改善了系统的收敛性.借助仿真,验证了所提出方法的有效性和可行性.     

虚假数据注入攻击下直流微电网的滑模控制

针对一类控制通讯信道受到攻击下直流微电网系统母线电压波动问题,提出一种基于滑模控制方法的镇定策略,以实现动态控制与快速响应.首先,在直流微电网系统中引入蓄电池储能系统并构建系统数学模型;其次,设计积分滑模控制策略,控制储能系统注入镇定电流以稳定直流母线电压,从而抑制非线性扰动和虚假数据注入攻击对系统性能的影响;然后,借助适当的Lyapunov泛函,得到确保滑动模态渐近稳定和滑模面可达性的充分条件,保证直流微电网系统能够实现对负载需求的迅速响应及稳定运行;最后,通过Matlab数值仿真验证所提出的滑模控制策略的有效性.     

拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制

本文研究受拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制问题. 考虑到直流微电网的状态并不总是可获得, 设计了一个观测器来估计直流微电网的状态. 基于观测器的估计状态, 对于受拒绝服务攻击的直流微电网设计了一种新颖的弹性攻击的事件触发控制器. 所提出的控制器设计方法可以通过分离方法转化成一个凸问题. 此外, 在所设计的事件触发机制中, Zeno行为也被讨论并且通过矛盾法被排除. 最后, 一个实际的电网例子被用来验证所提出的控制方案的有效性.     

基于轻负载代理的协同分布式入侵检测系统

The LAFCDIDS(Lightweight Agent for Collaborative Distribution Intrusion Detection System)presented in this paper is a distributed intrusion detection system with the ability of collaborative detection in real time.The hierarchy architecture of agents and the ability of collaborative detection in real time are evident characteristics of the LAFCDIDS.Lightweight agent and agent sensitivity are LAFCDIDS‘‘s new concepts,which can reduce the overload of protected system,shorten the period of intrusion detection,and are suitable for monitoring the distributed collaborating attacks.     

基于云边协同的微电网自动控制系统

微电网及分布式能源的数量、规模快速发展,当前系统无法满足海量相关数据采集、存储、分析计算需求;为适应多微电网控制的高并发、高可靠性的处理要求,提出了基于云边协同的微电网自动控制系统;基于Docker容器技术优化配置云边计算资源;设计了基于云边协同的微电网自动控制系统总体架构,对云边协同功能及主要数据流进行了详细说明;进一步分析了其中微电网控制及能量管理等核心功能及其数据处理需求,提出了云边协同架构下的计算分析任务调度策略,基于带宽资源对迁移任务数据流进行调度,兼顾任务时限要求和服务器的负荷均衡;最后通过运行实例对提出的微电网自动控制系统功能及优越性进行有效性验证,所提系统通过架构、功能和任务调度策略满足了多微电网的控制要求。     

智能微电网分布式云储能系统安全稳定控制

针对目前智能微电网分布式云储能系统运行架设成本较高且难寻行之有效整体控制规律的问题,引入一种基于观测器的 控制器设计方法,用以处理数学模型体现为具有范数有界时变参数不确定性的一类分段式储能系统。通过采用广义分段仿射Lyapunov函数、投影定理以及几个基本引理,提出了对于由所设计控制器构成的闭环系统基于观测器且满足鲁棒 性能指标的反馈控制器设计方法。通过求解一组包含参变量的LMIs,可以得到保证广义分段仿射系统具有 性能的反馈控制器增益和观测器增益,数值仿真得到干扰抑制度 =6.5896,通过将云储能供电系统与传统电力系统进行比较,在证明所提设计方法有效性的同时也验证了该方法的卓越性。     

Distributed Cooperative Control of Battery Energy Storage Systems in DC Microgrids

The control of battery energy storage systems(BESSs)plays an important role in the management of microgrids.In this paper,the problem of balancing the state-ofcharge(SoC)of the networked battery units in a BESS while meeting the total charging/discharging power requirement is formulated and solved as a distributed control problem.Conditions on the communication topology among the battery units are established under which a control law is designed for each battery unit to solve the control problem based on distributed average reference power estimators and distributed average unit state estimators.Two types of estimators are proposed.One achieves asymptotic estimation and the other achieves finite time estimation.We show that,under the proposed control laws,SoC balancing of all battery units is achieved and the total charging/discharging power of the BESS tracks the desired power.A simulation example is shown to verify the theoretical results.     

网络信息模式下分布式系统协调预测控制

工业系统中广泛存在一类由多个相互关联的子系统组成的大系统. 尽管分布式控制结构的性能没有集中式控制好,但由于其具有较高的灵活性和容错性,相对于集中控制更加适合控制上述系统.在保持容错性的情况下如何提高系统的整体性能是分布式控制的一个难点问题.本文提出了一种分布式预测控制(Distributed model predictive control, DMPC)方法,该方法通过在各子系统预测控制器的性能指标中加入输入变量对其下游子系统的影响的二次函数,来扩大分布式预测控制的协调度,进而在不增加网络连通度,不改变系统容错性的前提下,提高系统的性能.另外,本文给出了基于该协调策略的带输入约束的分布式预测控制器的设计方法,在初始可行的前提下,该方法相继可行并可保证系统渐近稳定.     

计及温控负荷响应的二维云模型分布式频率控制

为改善电力系统频率稳定性,充分调用需求侧可控负荷资源,本文提出一种计及温控负荷响应的二维云模型分布式频率控制方法。建立了多区域互联电力系统负荷频率控制模型,设计了基于福克普朗克方程的温控负荷分布式控制策略,同时采用云模型算法与分数阶微积分理论,设计了二维云模型分数阶PID分布式频率控制器。最后通过控制仿真比较与分析,验证了在不同运行场景下所提出的综合控制方法具有较优的动稳态性能。结果表明该控制方法是可行和有效的。     

大系统的分布式控制

本文根据分布式计算机系统的几种典型结构的特点,定义了几种新的大系统分布式控制信息结构.分布式控制规律用于分布式计算机控制系统时,既可提高系统的综合性能及整体最优性,又使各子系统间的通信次数很少,具有广阔的应用前景.     

Distributed Economic MPC for Synergetic Regulation of the Voltage of an Island DC Micro-Grid

In this paper, distributed model predictive control(DMPC) for island DC micro-grids(MG) with wind/photovoltaic(PV)/battery power is proposed, which coordinates all distributed generations(DG) to stabilize the bus voltage together with the insurance of having computational efficiency under a real-time requirement. Based on the feedback of the bus voltage, the deviation of the current is dispatched to each DG according to cost over the prediction horizon. Moreover, to avoid the excessive fluctuati...     

Distributed Adaptive Cooperative Tracking of Uncertain Nonlinear Fractional-order Multi-agent Systems

In this paper, the leader-following tracking problem of fractional-order multi-agent systems is addressed. The dynamics of each agent may be heterogeneous and has unknown nonlinearities. By assumptions that the interaction topology is undirected and connected and the unknown nonlinear uncertain dynamics can be parameterized by a neural network, an adaptive learning law is proposed to deal with unknown nonlinear dynamics, based on which a kind of cooperative tracking protocols are constructed. The feedback gain matrix is obtained to solve an algebraic Riccati equation. To construct the fully distributed cooperative tracking protocols, the adaptive law is also adopted to adjust the coupling weight. With the developed control laws, we can prove that all signals in the closed-loop systems are guaranteed to be uniformly ultimately bounded. Finally, a simple simulation example is provided to illustrate the established result.      

自适应翼肋的建模与分布式协调控制

针对分布式驱动的自适应翼肋进行建模与分布式协调控制研究。基于分析力学的方法建立了自适应翼肋的动力学模型。以这个非线性关联动力学模型为基础,采用Takagi—Sugeno（T—S）模糊逼近理论,建立了自适应翼肋的仿射型T—S模糊关联模型。对仿射型T—S模糊关联模型的物理耦合项进行变换,将系统模型写成空间关联系统的形式,以解耦控制器设计条件。基于并行分配补偿理论,针对系统模型具有耦合项和非零常数项的特点,设计了满足鲁棒性能指标的包含耦合项和偏置项的分布式协调控制器。控制器设计条件具有线性矩阵不等式的形式,并且只包含单个驱动单元的参数,计算量较小。仿真结果表明所设计的自适应翼肋分布式协调控制器,能够在外界扰动作用下使翼肋的形状收敛到期望翼型;翼肋在变形过程中能保持光滑连续的外形。     

城市路网交通分散协调控制

针对城市路网交通系统规模大和非线性、不确定性强等特点，利用模糊神经网络设计了一种新的实时分散协调控制算法．把城市区域和市内快速公路作为一个路网大系统，子系统为路网中的各个交叉口；每个子系统都有一个模糊神经网络控制器，该控制器根据它自己和相邻子系统的交通流信息来动态管理相序及绿灯时间．控制器由3个模块组成：相序选择模块、绿灯判断模块和相位切换模块．控制器的控制目标是保持快速公路主线密度均衡和区域内各车辆平均延误时间最短．仿真研究表明，该算法能有效处理各种路网交通环境．     

二阶分布参数系统的变结构控制

本文研究了Hilbert空间中的二阶分布参数系统的变结构控制问题,给出了系统存在滑动模的条件;并研究了系统的有限维近似问题,从而为柔性机器人等分布参数系统的变结构控制奠定了理论基础。     

Stability and Control of Collective Systems

In this paper, decentralized, distributed feedback control laws are presented for cooperative robotic systems whose task is to localize unknown sources. The control laws follow from a second order representation of the source field. The stability of the proposed feedback control laws for the individual robots, and for the entire robot collective, is demonstrated using Lyapunov's direct method and a vector Lyapunov approach. Additional feedback control laws are proposed to achieve an additional level of coordination. In particular, control laws that achieve desired formations surrounding a localized source are developed.