基于三重博弈的多微网-产消者群自适应鲁棒分布式协同优化

在多主体能源共享背景下,提出一种基于三重博弈的多微网-产消者群自适应鲁棒分布式协同优化。首先,构建三重博弈框架模拟多微网-产消者群的能源交易模型,即上层多微网系统合作博弈,各微网与其下层产消者群主从博弈,下层产消者群联盟合作博弈。其次,考虑到多微网系统内部受可再生能源出力、负荷功率随机性,外部受日前电价波动性等多重不确定性影响较大,各微网建立两阶段自适应鲁棒优化(adaptive robust optimization,ARO)模型,在第一阶段优化微网与外部主体的交易策略,包括与其他微网的合作博弈、与产消者群的主从博弈以及与配网日前电价的不确定性;在第二阶段基于多面体不确定集来决策微网内部源荷的不确定性,优化本地机组的调度策略。然后,对于各层合作博弈收益,采用改进纳什谈判模型对其进行分配。最后,采用一种可变惩罚参数交替方向乘子法-列与约束生成算法(variable penalty parameters alternating direction multiplier method-column and constraint generation,VPPADMM-C&CG)分布式求解三重博弈ARO模型,以保护各主体的隐私。通过不同博弈场景的算例结果对所提模型能够实现多微网-产消者群社会总成本最小化及效益最大化进行了验证,可为不确定环境下多微网-产消者群协同优化提供参考。

不确定分布式时滞系统的鲁棒H_∞状态反馈控制

针对一类不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞控制问题,采用线性矩阵不等式的方法通过选择适当的lyapunov函数,得到了自治系统的鲁棒渐进稳定的充分条件。推导出了闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件,并设计了无记忆性H∞状态反馈控制器,使得对于所有允许的不确定性,闭环系统鲁棒渐近稳定且具有给定的H∞性能指标。给出了控制器存在时滞相关的充分条件,且控制器参数能够通过求解线性矩阵不等式得到,对于一个高阶的数值仿真系统,通过对线性矩阵不等式的求解可以得到最优H∞性能指标,及相应不等式的解。仿真证明了该设计方案的有效性。

带扰动补偿的永磁同步电机鲁棒H∞控制

为了提高永磁同步电机调速系统的抗干扰能力,提出了一种鲁棒H∞控制方法。首先,根据鲁棒H∞控制原理,提出了永磁同步电机H∞速度控制设计方法,并介绍了求解方法。设计加权函数时考虑了跟踪性能、干扰抑制、输出限制和模型不确定性。通过伯德图详细说明了性能加权函数对动态性能的影响,并给出了加权函数的设计方法。然后,在考虑参数不确定性和未建模动态的情况下,为进一步提高系统的抗干扰能力,通过Luenberger扰动观测器将扰动作为前馈补偿观测,并将其反馈到速度控制器中,以加速动态响应,增强对扰动的抑制能力。最后,通过试验对比了传统比例积分控制器、H∞速度控制器和所提的复合速度控制器,试验结果验证了所提复合速度控制器的有效性。

不确定多状态时滞分布式系统的鲁棒H_∞控制

针对不确定多状态时滞分布式连续系统,研究了其鲁棒H∞控制器的设计方法.通过引入Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式方法得到了自治系统的鲁棒渐近稳定的充分条件.基于该充分条件给出了闭环系统的鲁棒渐近稳定的充分条件,并设计了系统的鲁棒H∞状态反馈控制器.设计的控制器保证了闭环系统的二次稳定,同时使系统的H∞范数小于给定的衰减水平γ.仿真结果证明了该设计方法的有效性.

考虑控制器饱和约束的单杆柔性机械臂鲁棒H∞保性能控制方法

针对单杆柔性机械臂建模误差,控制器饱和及外界扰动的不确定性因素,提出了单杆柔性机械臂的鲁棒H∞保性能控制方法。现有单杆柔性机械臂控制方法多是忽略了其质量对系统性能的干扰,未考虑控制器输入饱和对电机寿命的影响。因此,文章将柔性机械臂的质量作为建模不确定性,然后基于李亚普诺夫函数推导出不确定线性系统鲁棒H∞保性能控制器存在的充分必要条件,将控制问题转换为一个线性矩阵不等式的优化问题。最终使二次性能指标上界或H∞变化范围最小。仿真结果表明,所设计的控制器对于柔性机械臂的振动有很好的抑制效果。

导弹编队协同攻击分布式鲁棒自适应控制

在有向通信拓扑下研究了导弹编队的鲁棒自适应协同跟踪控制问题。针对导弹编队系统中队形跟踪、外部扰动和模型不确定性的情况,通过选取包含位置跟踪误差和速度跟踪误差的辅助变量,提出了一种基于有向通信拓扑的鲁棒自适应编队控制策略。提出了自适应律对未知参数进行估计,并且利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环系统的渐近稳定性。进一步,对于通信时滞的情况,给出了系统渐近稳定所需要满足的条件。与滑模控制等传统鲁棒控制不同,所设计的鲁棒自适应控制器是连续的,更便于导弹编队系统的实现。数值仿真结果表明,队形跟踪误差小于0.03 m,队形保持误差小于0.07 m,所设计的控制器能实现高精度的编队跟踪控制。

一类分布式时滞LPV系统的鲁棒H_∞滤波

研究一类同时具有分布式和离散型时滞的线性参数变化系统的鲁棒H∞滤波问题.基于参数线性矩阵不等式方法,推导了滤波误差系统渐近稳定和具有H∞扰动衰减水平γ的时滞相关充分条件.同时应用投影定理,通过引入附加矩阵变量,解除了系统矩阵与依赖于参数的Lyapunov函数矩阵之间的耦合,使所得到的条件更适合于滤波器的综合.推导了系统鲁棒H∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器的设计转化为一组线性矩阵不等式的求解.数值实例证明了所提出设计方案的可行性.

Lipschitz非线性离散系统基于观测器的鲁棒镇定控制设计

本文研究Lipschitz非线性离散时间系统的基于观测器的鲁棒镇定控制问题.首先,针对Lipschitz非线性离散系统,应用微分中值定理和线性参变系统理论,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出基于观测器的鲁棒镇定控制设计的充分条件.随后,将设计结果进一步推广,针对含干扰的Lipschitz非线性离散系统进行H∞性能分析,实现了基于观测器的鲁棒H∞镇定控制,同时给出观测器增益矩阵和控制器增益矩阵的一步求解算法.最后,通过两个数值例子验证了所提方法的有效性.

基于H_∞的分布式光伏并网系统的协同跟踪控制

针对光伏微网并网系统提出了一种分布式协同控制策略。该策略通过搭建一个环形通信结构,实现各个光伏逆变系统之间的信息共享,实现分布式控制。整个控制系统分为2层,上层控制策略为协同跟踪控制;下层控制针对单个光伏单元控制器鲁棒性能较差等问题,设计H_∞控制器。这种策略使光伏发电并网单元收敛和运行在同样的可用功率输出比上,确保分布式光伏发电系统的稳定。最后,通过Matlab/Simulink搭建了仿真平台,验证了所提出控制策略的有效性。

计及源荷时序特性的低压台区分布式光伏接入分布鲁棒优化方法

为提高低压配电台区中分布式光伏(DPV)的接入容量,促进光伏消纳,本文提出一种计及源荷时序特性的低压台区DPV接入分布鲁棒优化方法.首先,针对低压台区中分布式光伏出力和负荷需求的不确定性,提出一种基于优化聚类的源-荷联合时序场景生成方法;其次,计及电压约束、线路容量约束、逆变器无功补偿约束及光伏消纳约束等,构建低压台区分布式光伏接入分布鲁棒优化模型,在保证各典型场景最恶劣概率分布下的弃光率期望值符合要求的情况下,最大化低压台区中分布式光伏接入容量;然后,建立低压台区分布式储能接入的数学模型,以研究储能接入及其充放电机制对低压台区分布式光伏接入的影响;最后,以实际配电台区为例进行仿真计算,验证了本文模型的有效性.

不确定中立随机分布时滞系统的鲁棒H_∞控制

针对一类不确定中立随机分布时滞系统,利用随机Lyapunov稳定性理论和It微分法则,推导出系统的随机鲁棒可镇定的充分条件,并进一步给出了鲁棒H∞控制器存在的充分条件.镇定控制器主要采用状态反馈的方法来设计,从而保证了闭环系统的渐进稳定性.文中的研究结果以线性矩阵不等式的形式给出,算例表明了文中控制器设计方法的正确性和适用性.

基于短时延的分布式控制系统鲁棒故障检测

针对带有随机短时延的航空发动机分布式控制系统,将时延的影响转化为范数有界的矩阵不确定性,建立了其系统模型,借鉴传统鲁棒控制的方法,提出了一种鲁棒故障检测方法,设计了其故障检测观测器,并对其进行了稳定性、鲁棒性分析。最后,对所提出的故障检测方法进行了数值仿真,结果验证了所设计故障观测器的有效性。

城市路网的分布式鲁棒预测控制

针对具有模型不确定的城市路网系统,研究了使闭环系统渐近稳定的分布式鲁棒预测状态反馈控制器设计问题.首先,将由"存储与向前"路段线性模型扩展得到的城市路网拓扑模型分解为分布式模型.同时考虑实际情况中路况变化、测量误差等因素引起的饱和流量、车辆数的不确定性对城市路网系统的影响,得到了具有不确定参数的城市路网分布式模型.然后,提出了一种合作式的分布式鲁棒预测控制算法,并利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理方法在线求解多个凸优化问题,给出了子系统控制器求解方法.最后通过Matlab仿真验证了分布式鲁棒预测控制是一种能有效缓解城市交通拥堵和优化信号灯的控制策略.

带有离散和分布时滞不确定广义系统的鲁棒H_∞控制

研究了带有离散和分布时滞不确定广义系统的鲁棒H∞控制问题.在给出使得系统正则、无脉冲、稳定且具有给定H∞性能界的时滞相关有界实引理的基础上,得到了系统鲁棒H∞状态反馈控制律存在的充分条件和直接的设计方法.所给结果均以线性矩阵不等式表示,且不含系统系数矩阵的分解.最后,通过数值例子说明了所给方法是有效的,且具有更小的保守性.

分布式驱动电动汽车操稳性鲁棒增益调度控制研究

研究了当车速以及轮胎刚度变化时的分布式驱动电动汽车的操控稳定性问题。针对时变的纵向速度,建立了以车速为调度变量的线性变参数(LPV)模型并设计了鲁棒增益调度控制器以保证车辆的性能。考虑到轮胎的非线性,提出了一种模糊融合策略,利用估计的车辆滑移角对控制器的输出进行加权,以使其更好地适应轮胎的变化并能够实时调整其控制变量权重。仿真结果表明,该策略可以在车速变化和轮胎侧偏刚度非线性的情况下有效地改善车辆性能。

具离散和分布时滞的不确定奇异系统的鲁棒H_∞控制(英文)

本文讨论了具离散和分布时滞不确定奇异系统的鲁棒H∞控制问题.这里假定参数不确定性是模有界的和时变的,同时考虑的时滞也假定为时变的,得到了依赖于时滞的鲁棒稳定性准则和一个对于所有可容许的参数不确定性保证闭环系统正则,无脉冲和稳定并满足模有界条件的状态反馈控制律.

柔性机械臂系统双时标模型的H∞鲁棒控制

为了减小柔性机械臂转动时的振动和调节时间,实现柔性机械臂的精确控制,设计了自适应滑模-H∞鲁棒组合控制器。使用奇异摄动法建立了柔性机械臂系统的双时标模型。对于慢时变子系统,设计了幂次随系统状态自适应调整的趋近律,得到了基于自适应滑模变结构的慢时变子系统控制方法;对于快时变子系统,考虑到模型不确定问题,设计了γ次优H∞鲁棒控制器;将自适应滑模控制器与H∞鲁棒控制器进行组合,得到针对双时标模型的组合控制器。经仿真验证,对于刚性机械臂的阶跃输入,自适应滑模控制器的调节时间和超调量小于传统幂次趋近滑模控制器;对于模型不确定的柔性机械臂系统,组合控制器的振动幅度小、调节时间短、鲁棒性强,验证了H∞鲁棒控制器在柔性机械臂控制中的优越性。

基于多类型换流设备的受端电网耦合鲁棒阻尼控制策略

针对混合级联直流馈入与柔性输电设备密集接入的受端电网,为增强其特定振荡模式的阻尼,利用不同换流设备控制回路间的相互作用,提出了一种基于多输入多输出系统模型的耦合鲁棒阻尼控制器设计方法。根据主模比指标选取振荡抑制效果最佳的反馈信号作为控制器输入信号;利用总体最小二乘-旋转不变技术识别系统的振荡模式并辨识系统降阶模型;采用混合H_(2)/H_(∞)方法设计耦合鲁棒控制阻尼器。控制器采用平衡截断法进行降阶,兼具鲁棒性能与实际工程应用。混合级联直流与受端江苏电网互联系统的时域仿真结果表明,相比于传统超前-滞后控制器,耦合鲁棒阻尼控制器在多种扰动和故障下均能有效抑制低频振荡,使系统快速恢复稳定运行。

兼顾经济性和鲁棒性的配电网分布式储能MPC协调控制方法

针对配电网中分布式储能(DESS)的协调优化控制问题,提出了一种兼顾经济性和鲁棒性的DESS两阶段模型预测协调控制(MPC)方法。在日前阶段,采用雨流计数法量化评估储能使用寿命,同时详细考虑源荷随机性,制定DESS日前经济运行基准计划。在日内阶段,基于电压灵敏度矩阵,构建基于状态空间的分布式储能MPC协调控制模型,尽量跟踪日前经济性计划,同时通过MPC超前优化和滚动控制,有效平抑源荷短时功率波动。改造后的IEEE 33节点算例分析表明:相比传统潮流断面控制方案,所提方法能降低DESS荷电状态跟踪误差和系统节点电压偏差降幅分别达28.4%和39.2%。

具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞系统鲁棒预测控制

针对具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞离散系统,提出一种混合H 2/H∞指标的鲁棒模型预测控制方法。首先,用凸组合方法对执行器饱和特性进行变换,很大程度上降低了处理执行器饱和特性的复杂度,并且构造了依赖时变时滞上下界的Lyapunov-Krasovskii泛函。其次,通过Lyapunov稳定性理论,研究了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制在范数有界意义下的扰动抑制问题,得到了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制器存在的充分条件。最后,进行仿真对比,结果表明提出的方法具有很强的鲁棒性和良好的应用价值。