[发明专利]基于事件触发的分布式发电系统时滞输出协同控制方法

权利要求书

1.一种基于事件触发的分布式发电系统时滞输出协同控制方法，其特征在于：将每个分布式发电单元看成一个智能体，同时对分布式发电单元合理建立数学模型和动态特性方程，并将其非线性动态方程通过输入输出线性化方法进行转化，步骤为：

1)抽象出分布式发电系统的动力学方程并建立数学模型，将分布式发电单元控制问题转化成多智能体协同控制问题；同时考虑多智能体中降低通信带宽占用量、计算量和通信过程中存在时滞问题的影响；

2)将每个智能体的状态量与相邻智能体的通信权重建立每个跟随智能体的组合状态；

步骤2)是针对步骤1)中各个跟随智能体的状态量与其之间的通信权重建立每个跟随智能体的组合状态，定义任意智能体i组合状态e_i(t)：

其中，a_ij是智能体i与相邻智能体通信权重，x_i(t)是跟随智能体i的状态量，x₀(t)是领导智能体的状态量，g_i是智能体i与领导智能体通信权重，j为与智能体i相邻的智能体，n为与智能体i相邻的智能体个数总和；

3)使用上述组合状态设计事件触发机制，并在事件发生器模块中进行比较判断，决定是否更新每个跟随智能体的控制输出信号；即根据步骤2)中设计的各个跟随智能体的组合状态，在事件发生器模块设计事件触发机制给出是否更新跟随智能体控制输出信号的判断条件，分别定义任意智能体i状态误差ζ_i(t)和任意智能体i测量误差ε_i(t)为：

ζ_i(t)＝x_i(t)-x₀(t)， (23)

其中，x_i(t)是跟随智能体i的状态量，x₀(t)是领导智能体的状态量，g_i是智能体i与领导智能体通信权重，是智能体i第k次触发的组合状态，为智能体i第k+1次触发时刻，为智能体i第k次触发时刻；

设计任意智能体i时滞依赖的事件触发函数：

其中λ_M(H)是对称正定矩阵H大于0的正数最大特征值，λ_m(H)和λ_m(D)分别为对称正定矩阵H和D的最小特征值，τ(t)为系统输出固定时滞或时变时滞，||·||为向量的2范数；k₁、k₂为可调参数；

4)考虑信号传输时滞对协同控制的影响，设计出每个跟随智能体的控制器形式，使每个跟随智能体与领导智能体的状态保持一致，同时降低计算量和通信量，实现分布式发电系统的最终稳定；具体为：

401)将任意智能体i的控制器u_i(t)设计为：

其中，K是基于时滞依赖的事件触发控制器增益，是考虑输出时滞智能体i第k次触发的组合状态，e_i(t-τ(t))是考虑输出时滞智能体i的组合状态，ε_i(t-τ(t))是考虑输出时滞智能体i的测量误差；分别为第i个智能体第k次触发时刻和第k+1次触发时刻；

402)将多智能体的协同控制问题转化为闭环系统稳定性问题，任意智能体i闭环系统定义为：

其中，ζ_i(t)是闭环系统中第i个跟随智能体与领导智能体的状态误差变量；

通过使用矩阵的Kronecker product将上式整合，可以得到增广的闭环系统为：

其中ζ(t)是闭环系统中任意跟随智能体与领导智能体的状态误差变量，I_N是N×N维的单位矩阵，ζ(t-τ(t))是闭环系统中考虑时滞问题各个跟随智能体与领导智能体的状态误差变量，ε(t-τ(t))为闭环系统中考虑时滞问题任意智能体的测量误差，A和B是系统固定参数，K是设计的基于时滞依赖事件触发控制增益，为智能体之间通信连接权重矩阵，τ(t)为系统输出定长固定时滞或者时变时滞；

403)确定引理和稳定性分析的Lyapunov函数V(t)，对Lyapunov函数V(t)对时间求导，然后将引理和假设应用到Lyapunov函数的求导过程中，得到考虑时滞基于事件触发控制器存在的充分条件，使得闭环系统稳定，即分布式发电的输出电压和频率通过协同控制器调节到参考设定值；

404)将引理应用到Lyapunov函数V(t)的求导过程中，同时将矩阵变换和代入增广的闭环系统，得到考虑时滞基于事件触发控制器存在的充分条件；

其中，U^T为对角矩阵，I_n为n维单位矩阵；ε(t)为闭环系统中任意智能体的测量误差；

405)据考虑时滞基于事件触发控制器存在的充分条件，使得Lyapunov函数对时间的导数小于0，从而确定闭环系统的稳定；

406)根据定理，采用MATLAB中的LMI求解器来获得任意智能体i的控制器中的控制增益K，同时还可获得任意智能体i基于时滞依赖的事件触发协议f_i(t)；

其中，分别为第i个智能体第k次触发时刻，k+1触发时刻。