基于动态事件触发的微电网分布式协调控制策略

在孤岛交流微电网电压和频率的协调控制中,存在着依赖周期通信、通信负担大等问题.为此,提出了一种基于动态事件触发的分布式协调控制策略,在微电网中运用多智能体系统理论,将频率和电压作为追踪同步目标.通过评估事件触发条件,从根本上摆脱了分布式电源DGs的连续通信和Zeno行为.并引入与系统偏差和反馈有关的动态变量,合理调整触发阈值和反馈增益.此方案提高了通信效率,降低了控制更新频率,保持了良好的控制性能.并且在Matlab/Simulink环境中验证了所设计控制策略的正确性和有效性.

动态事件触发机制下二阶多智能体系统完全分布式控制

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息,有效避免了连续通信,减少了系统能量耗散.每个智能体的控制协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态,不涉及邻居的实时状态信息,也不依赖通信拓扑网络的任何全局信息.利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出的控制策略下,二阶多智能体系统能够实现渐近一致性,且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.

具有避碰和连通性保持的多USV分布式事件触发编队控制

[目的]为解决水面无人艇(USV)编队控制中的实际需求,提出一种具有避碰和连通性保持功能的分布式事件触发编队控制方法。[方法]针对海洋环境扰动和系统模型的不确定性等因素设计扰动观测器;针对编队实现过程中USV间可能发生碰撞和丢失通信连接的问题,基于人工势场函数法设计具有避碰和连通性保持功能的编队控制器;为减少USV控制器的执行频率,设计分布式的事件触发机制,使每个USV根据局部信息来独立决定其控制器的执行时刻。[结果]理论分析证明了编队误差的一致最终有界性,且事件触发机制不存在Zeno行为。仿真结果验证了所设计的控制方法能够显著减少USV控制器更新次数并可实施避碰操作及保持连通性。[结论]研究成果可保证USV编队控制的顺利安全完成,同时减轻USV在复杂海洋环境下的控制机构损耗。

基于观测器和事件触发的分数阶非线性系统神经网络控制

针对一类分数阶非线性系统的跟踪控制问题,本文提出了一种自适应神经网络事件触发控制方案.首先,利用径向基函数神经网络来逼近未知的非线性函数,构造了基于神经网络的状态观测器估计原系统状态.然后,在控制器设计中引入了事件触发策略,通过Lyapunov方法分析了闭环系统的稳定性.本文提出了一个新条件来估计事件触发条件的时间间隔下限,避免了Zeno现象.理论分析表明,提出的控制方案不仅能确保跟踪误差收敛到原点附近的邻域内,而且保证了闭环系统中所有信号的有界性.最后,分数阶互联电力系统仿真展示了方案的有效性.

执行器幅值与速率约束下线性系统的事件触发控制

传统的网络化控制系统中,控制任务通常以周期的方式执行.为了节约网络通信资源,一些学者提出了事件触发控制.另一方面,由于物理限制或出于安全考虑,几乎所有反馈控制系统都会受到饱和约束.饱和的存在是系统性能退化甚至不稳定的主要因素.研究了受到执行器幅值与速率饱和约束的线性系统的事件触发控制问题.首先,一阶系统用来表示执行器的幅值和速率限制.然后,引入了两个推广的扇区条件来处理由饱和引起的死区非线性.接下来,通过利用Lyapunov稳定性理论,获得了确保闭环系统区域渐近稳定的充分条件.通过限制稳定域的最小范围,提出了事件触发率的最优化问题.所获得的结果用线性矩阵不等式表示,能够方便地利用MATLAB中的LMI工具箱进行求解.最后,数值例子和仿真验证了所得结果的有效性.

考虑网络攻击的多无人机编队事件触发分布式弹性控制研究

针对存在拒绝服务攻击的多无人机编队系统,提出了一种基于观测器的编队事件触发以及自触发分布式弹性控制设计方法,降低了控制器的更新频率,提高了系统应对DoS攻击的韧性,并降低了多无人机间通信网络的数据传输压力,通过仿真对比证明了两种编队弹性控制方法的有效性和降低机间通信频率的先进性.

基于事件触发预测控制的高速列车轨迹跟踪

高速列车运行环境的开放性导致列车容易受到外部阻力的影响,而该阻力难以通过建模的形式进行描述,为此文章研究了以“安全、平稳、准点”为跟踪目标的列车模型预测跟踪控制策略。首先,搭建了高速列车带约束、多目标预测控制模型,计算系统的Tube不变集,对列车状态和控制力进行紧束;在此基础上,为降低在线求解最优控制问题的计算量,设计了动态事件触发Tube模型预测控制策略,仅在满足触发条件时求解最优控制序列;最后,基于上海市域列车实际线路开展仿真验证,结果表明文章提出的控制策略可在保证较好跟踪性能的同时,显著减小模型预测控制的触发次数,降低在线计算量。

不确定多智能体系统的事件触发自适应一致控制

研究了一类带扰动的不确定多智能体系统的一致性问题。首先,利用局部状态信息建立状态和扰动观测器,对状态和扰动进行估计,利用估计值消除扰动。其次,将动态事件触发机制应用于一致性控制协议的设计过程中。引入事件触发机制,只有在满足触发条件时进行控制器更新,可以明显减少系统的触发量。最后,构造出不确定多智能体系统的一致性控制协议。引入自适应动态控制参数,利用与事件误差相关的自适应律对参数进行调整,避免了对全局信息的依赖。同时,利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论证明了所提出的控制协议是稳定的,所设计的动态事件触发机制不具有芝诺(Zeno)行为。仿真实例验证了算法的有效性。

多链接复杂网络指数同步的间歇事件触发控制

本文研究了基于间歇事件触发控制策略的延迟多链接复杂网络的指数同步问题,设计了一种间歇动态事件触发控制策略.相比于间歇静态事件触发控制策略,本文提出的控制策略是基于控制区间内的动态事件触发,极大地减少了事件触发次.并且,考虑的间歇控制的控制增益是自适应的,这具有动态调整的作用.基于图论和李雅普诺夫方法,本文给出了实现延迟多链接复杂网络指数同步的充分条件.此外,本文设计的控制策略能够排除Zeno现象.并且,将理论结果应用于一类振子系统的指数同步问题.最后,文章给出相应的数值仿真来验证理论结果的有效性和可行性.

基于事件触发的多电机系统一致性控制

针对传统环形耦合控制策略中误差传递迟滞现象随着电机数量增加变严重的问题,提出一种基于事件触发的多电机系统一致性控制策略。通过一致性算法获取多电机系统中各电机的转速补偿项,以保证各电机转速一致性的同时,提升系统的跟踪性能。当系统达到稳态后,通过事件触发机制,减少非必要的通信次数,节约通信资源。另外,环形耦合结构可保证在事件触发阈值内系统的同步性能,且触发阈值随时间增加而减小。仿真结果表明,相较于传统环形耦合控制策略,所提策略的多电机系统具有更好的同步性能及跟踪性能,且随着系统中电机数量的增加,误差传递迟滞问题得到明显的改善。同时,事件触发控制有效减少稳态过程中非必要的通信次数。

基于PMV的多区域暖通空调事件触发间歇控制研究

提高建筑能源管理效率一直是研究的热点问题,尤其是暖通空调(HVAC)作为主要的能源消耗者.本研究针对多区域HVAC系统,提出了一种基于预测平均感觉值(PMV)的事件触发间歇控制策略,旨在提升建筑的能源管理效率及室内热舒适度.将PMV指数范围作为事件触发间歇控制的规则,设计了相应的间歇控制器,可以得到多区域HVAC系统室内温度维持在可接受范围内的可行条件,同时排除了Zeno行为;通过数值仿真与连续控制策略的对比分析,证实了该控制策略在提供良好热舒适性的同时,具有显著的节能优势.

基于事件触发的直流微电网无差拍预测控制

针对光伏(Photovoltaic, PV)-电池-超级电容直流微电网系统中光伏发电间歇性造成的功率失配问题,提出一种基于事件触发的无差拍预测控制(Event-triggered deadbeat predictive control, ETDPC)方法,以实现有效的能量管理. ETDPC方法结合事件触发控制策略和无差拍预测控制策略(Deadbeat predictive control, DPC)的优点,根据微电网的拓扑结构构建状态空间模型,用于设计适用于微电网能量管理的触发条件:当ETDPC的触发条件满足时, ETDPC中无差拍预测控制模块被激活,可以在一个控制周期内产生最优控制信号,实现对于扰动的快速响应,减小母线电压纹波;当系统状态不满足ETDPC中的触发条件时,无差拍预测控制模块被挂起,从而消除非必要运算,以减轻实现能量管理的运算负担.因此,对于电池-超级电容器混合储能系统(Hybrid energy storage system, HESS), ETDPC能够缓解间歇性光伏发电与负荷需求之间的功率失衡,以稳定母线电压.最后,数字仿真和硬件在环(Hardware-in-loop, HIL)实验结果表明,相较于传统无差拍控制方法,运算负担减小了50.63%,母线电压纹波小于0.73%,验证了ETDPC方法的有效性与性能优势,为直流微电网的能量管理提供了一种参考.

具有规定性能的多智能体动态事件触发编队控制

针对多智能体系统编队控制过程中面临的性能约束、输入饱和、通信资源受限等问题,研究一类具有规定性能的高阶非仿射多智能体系统编队控制问题,提出一种有限时间动态事件触发编队控制策略。首先利用反步法设计控制律,并引入微分跟踪技术解决“计算爆炸”问题,有效避免对复杂虚拟控制律的求导过程;其次采用模糊逻辑系统估计系统内部的不确定性,通过设计性能函数和饱和补偿系统使得多智能体满足规定瞬态性能并防止输入饱和所带来的影响;随后为了解决通信资源受限的问题,构造一个具有动态阈值的自适应事件触发协议,有效减少控制器与执行器之间的通信量;最后利用李雅普诺夫稳定性理论分析闭环系统的稳定性,保证编队误差将渐近收敛至0且系统中所有信号均有界。采用含有1个领导者和5个跟随者的多智能体模型进行仿真验证,结果表明,在该有限时间动态事件触发编队控制策略下,多智能体系统最终形成以领导者为圆心、跟随者都在圆上的编队队形,且编队误差在规定的范围内演化。

基于固定时间一致性算法的孤岛微电网事件触发二次频率控制

微电网传统一致性算法抗扰能力差、调节时间无法得到保证,控制器周期采样造成大量数据冗余,因此提出一种基于固定时间一致性算法的事件触发机制,实现了输出频率的恢复和有功功率按比例分配。所提出的控制策略提高了系统的收敛速度,实现了固定时间内系统稳定,减小了对系统初始状态的依赖。同时,引入事件触发机制,通过减少采样信息的传输节约了通信资源。利用Lyapunov理论证明了所提控制策略的稳定性。Matlab/Simulink仿真结果验证了本研究所提控制策略的有效性。

一类时滞多智能体系统的事件触发容错控制

针对时变通讯时滞下,具有执行器故障和参数不确定性的多智能体系统事件触发一致性控制问题,利用线性矩阵不等式(LMI)技术,设计了反馈控制增益矩阵;为降低通信资源的消耗,设计了基于模型的动态事件触发机制;通过李雅普诺夫稳定性理论证明了容错控制算法在间歇通信的情况下实现了多智能体系统一致性,且排除了芝诺行为。

含执行器故障的切换非线性系统的事件触发自适应模糊容错控制

本文研究在平均驻留时间约束下,一类含有执行器故障的切换非线性系统输出反馈自适应模糊事件触发容错控制问题.首先,建立了一个模态依赖的状态观测器估计不可测量状态.利用模糊逻辑系统来逼近未知项.其次,构建自适应模糊容错事件触发控制方案能够节省网络资源和数据传输.然后,通过构造多Lyapunov函数和平均驻留时间法,证明闭环系统所有状态半全局一致最终有界的同时排除了Zeno现象.最后,通过数值仿真验证该方法的有效性.

拉格朗日系统事件触发实际跟踪控制

研究一类带有执行器故障的欧拉-拉格朗日系统事件触发实际跟踪控制问题,提出一种新的自适应事件触发实际跟踪控制设计方案。通过在反推设计过程中引入一动态增益来克服系统不确定性,巧妙选取其更新律和虚拟控制以避免已有结果对参考信号的限制。与已有结果相比,本研究系统存在更强的不确定性并降低了已有结果对参考信号一般性和可测量性的限制。理论分析表明所设计的控制器能保证闭环系统所有信号有界并且系统输出实际跟踪到参考信号,同时所有采样间隔都严格大于一个正常值。最后,通过仿真算例验证该方法的有效性。

具有时变全状态约束的多输入多输出非线性切换系统指定性能事件触发控制

针对多输入多输出切换非线性系统面临的不可测状态、状态约束、通信资源受限等挑战,本文研究了一种具有指定性能的事件触发控制策略。借助状态观测器和模糊逻辑系统,完成对不确定系统的建模。将命令滤波引入至反步递推(Backstepping)设计过程,以避免因虚拟控制器反复求导引起的计算爆炸问题,并通过设计指定性能函数,保证系统的瞬态性能。通过构造事件触发控制器和障碍李雅普诺夫函数,有效解决时变状态约束及通讯资源受限的问题,并保证系统的稳定性。最后通过仿真验证控制算法的有效性。

具有外部扰动的奇异非线性多智能体系统的事件触发跟踪控制

针对Lipschitz非线性奇异多智能体系统的事件触发跟踪控制问题,研究了系统在具有外部未知扰动条件下的领导跟随一致性。引入基于采样数据的事件触发函数,有效利用了网络带宽和通信能量,并避免了Zeno行为发生。使用相对输出信息的扩展状态观测器,提出了一种分布式控制协议,在此协议下系统实现领导跟随一致性,并利用奇异系统理论和Lyapunov稳定性方法进行了分析和证明。最后,通过仿真实例验证了所提出方法的有效性。

基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制

针对当前吸气式高超声速飞行器自适应控制结果仅能实现误差渐近收敛于预设包络、神经权值在线更新存在计算爆炸、对机载资源过度占用的难题,提出了基于事件触发机制和最小学习参数的FAHV指定时间收敛自适应控制方法。首先,阐述了一种不依赖精确误差初值同时又能确保误差指定时间收敛的改进预设性能控制机制;其次,构建了用于FAHV干扰辨识的相对阈值事件触发神经网络;最后,设计了相对阈值事件触发控制算法,有效降低了闭环控制器对通信资源的消耗,在非等周期信号传输的基础上实现了良好的控制精度。仿真结果表明,所提方法能够在低计算与传输资源消耗下对高度/速度参考信号实施指定时间跟踪。