针对故障条件下的多无人机分组编队控制问题,提出一种基于同步分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的分组编队控制算法。首先,建立考虑虚拟领导者的分组分层控制框架。接着,对编队中的不可恢复故障进行建模...针对故障条件下的多无人机分组编队控制问题,提出一种基于同步分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的分组编队控制算法。首先,建立考虑虚拟领导者的分组分层控制框架。接着,对编队中的不可恢复故障进行建模,并提出交互健康判别机制及“故障隔离”策略,结合分组分层控制框架提出故障条件下分组编队控制方案。然后,将故障模型与同步DMPC理论相结合,根据“故障隔离”策略,设计故障条件下的单组编队控制算法,并进一步根据控制方案给出分组编队控制算法,且基于Lyapunov理论证明控制算法下编队系统的稳定性。最后,通过仿真验证所设计算法在故障条件下的有效性和优越性。展开更多
在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹...在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹群协同的两层制导策略。在机弹协同方面,防御弹领弹与载机进行异构协同,考虑载机及防御弹领弹的机动能力限制,采用协同视线制导律(cooperative line of sight guidance,CLOSG)分别得到载机和防御弹领弹的制导指令;在防御弹群协同方面,考虑单弹计算能力约束,拦截时间约束和加速度约束,设计出基于分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的算法实现弹群从弹和防御弹领弹协同同时抵达并拦截攻击弹。仿真结果表明,多防御弹协同一致拦截制导算法能够实现TADs系统中载机和防御弹群的异构协同主动防御,并实现防御弹群的一致性同时拦截,以降低单弹脱靶的风险。展开更多
新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制...新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。展开更多
针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函...针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.展开更多
为解决复杂工况下分布式驱动电车(Distributed Drive Electric Vehicle,DDEV)的驱动防滑问题,基于模块化提出了一种多智能体分布式协同控制策略。首先,采用模块化的方法搭建了整车结构,将各轮毂电机车轮和控制器整体视为一个智能体,根...为解决复杂工况下分布式驱动电车(Distributed Drive Electric Vehicle,DDEV)的驱动防滑问题,基于模块化提出了一种多智能体分布式协同控制策略。首先,采用模块化的方法搭建了整车结构,将各轮毂电机车轮和控制器整体视为一个智能体,根据车轮运动学和整车运动学建立智能体的滑转率模型;然后,设计了基于多智能体的分布式模型预测控制策略,以多约束条件下的协同优化为目标函数,实现驱动防滑,在解决驱动力不足问题的同时,达到了低能耗和舒适性;最后,利用Simulink软件和CarSim软件进行仿真实验,实验结果证明了所提控制策略的有效性,为分布式驱动的进一步应用提供了新的控制方法。展开更多
基金Supported by National Natural Science Foundation of China （61164013, U1334211, 51174091）, the Key Program of China Ministry of Railway （2011Z002-D）, and Natural Science Foundation of Jiangxi Province （20122BAB201021）
文摘针对故障条件下的多无人机分组编队控制问题,提出一种基于同步分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的分组编队控制算法。首先,建立考虑虚拟领导者的分组分层控制框架。接着,对编队中的不可恢复故障进行建模,并提出交互健康判别机制及“故障隔离”策略,结合分组分层控制框架提出故障条件下分组编队控制方案。然后,将故障模型与同步DMPC理论相结合,根据“故障隔离”策略,设计故障条件下的单组编队控制算法,并进一步根据控制方案给出分组编队控制算法,且基于Lyapunov理论证明控制算法下编队系统的稳定性。最后,通过仿真验证所设计算法在故障条件下的有效性和优越性。
文摘在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹群协同的两层制导策略。在机弹协同方面,防御弹领弹与载机进行异构协同,考虑载机及防御弹领弹的机动能力限制,采用协同视线制导律(cooperative line of sight guidance,CLOSG)分别得到载机和防御弹领弹的制导指令;在防御弹群协同方面,考虑单弹计算能力约束,拦截时间约束和加速度约束,设计出基于分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的算法实现弹群从弹和防御弹领弹协同同时抵达并拦截攻击弹。仿真结果表明,多防御弹协同一致拦截制导算法能够实现TADs系统中载机和防御弹群的异构协同主动防御,并实现防御弹群的一致性同时拦截,以降低单弹脱靶的风险。
文摘新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。
文摘针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.
文摘为解决复杂工况下分布式驱动电车(Distributed Drive Electric Vehicle,DDEV)的驱动防滑问题,基于模块化提出了一种多智能体分布式协同控制策略。首先,采用模块化的方法搭建了整车结构,将各轮毂电机车轮和控制器整体视为一个智能体,根据车轮运动学和整车运动学建立智能体的滑转率模型;然后,设计了基于多智能体的分布式模型预测控制策略,以多约束条件下的协同优化为目标函数,实现驱动防滑,在解决驱动力不足问题的同时,达到了低能耗和舒适性;最后,利用Simulink软件和CarSim软件进行仿真实验,实验结果证明了所提控制策略的有效性,为分布式驱动的进一步应用提供了新的控制方法。
