多智能體系統(tǒng)一致性算法及其在微網(wǎng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來，多智能體系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制及其在不同科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用引起了研究者們極大地關(guān)注。一致性問題是多智能體系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的重要問題之一。多智能體系統(tǒng)的一致性問題是指智能體通過相互通信，利用協(xié)調(diào)算法使得其最終狀態(tài)趨于一致。一致性算法被廣泛的運(yùn)用于工程領(lǐng)域，其中之一就是基于分布式逆變器的微網(wǎng)控制。本學(xué)位論文以矩陣?yán)碚?、李雅普諾夫穩(wěn)定性理論、頻域分析等方法為工具，圍繞不同的理論和應(yīng)用模型中的一致性算法展開研究。研究的內(nèi)容涉及到一致性算法的理論分析，以

2、及算法在微網(wǎng)中的應(yīng)用。其中第三、四、五章分別對(duì)不同系統(tǒng)模型下的一致性算法進(jìn)行了研究，第六、七章分別為微網(wǎng)頻率控制中的一致性算法研究和微網(wǎng)能量管理中的一致性算法研究。第三、四、五章的理論分析為微網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析打下理論基礎(chǔ)。
　　論文的主要工作內(nèi)容及貢獻(xiàn)如下：
　　1)研究含有未知擾動(dòng)的二階多智能體系統(tǒng)的有限時(shí)間一致性問題。針對(duì)系統(tǒng)中擾動(dòng)上界未知的情況和速度狀態(tài)無法獲得的情況設(shè)計(jì)一致性算法?；诜e分

3、滑模控制算法對(duì)擾動(dòng)的上界進(jìn)行估計(jì)，并根據(jù)擾動(dòng)上界給出控制參數(shù)條件。設(shè)計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)觀測(cè)器，利用狀態(tài)估計(jì)值設(shè)計(jì)積分滑模控制器，提出僅利用位置狀態(tài)的有限時(shí)間一致性算法。利用李雅普諾夫函數(shù)方法證明觀測(cè)器狀態(tài)收斂于實(shí)際系統(tǒng)，且系統(tǒng)在未知有界擾動(dòng)情況下達(dá)到有限時(shí)間穩(wěn)定。
　　2)研究具有非線性動(dòng)態(tài)的多智能體系統(tǒng)，在含有時(shí)間延遲情況下的一致性問題。利用延遲的信息設(shè)計(jì)分布式自適應(yīng)控制器，對(duì)非線性動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。由于自適應(yīng)算法兩次引入時(shí)間延遲，利用

4、時(shí)間頻率分析法對(duì)系統(tǒng)可容忍的最大時(shí)間延遲進(jìn)行分析，得出了系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件。利用掃頻方法，計(jì)算出系統(tǒng)穩(wěn)定所容忍的最大時(shí)間延遲。
　　3)研究同時(shí)含有未知擾動(dòng)的具有二階非線性動(dòng)態(tài)的多智能體系統(tǒng)一致性問題。針對(duì)參考速度時(shí)變的情況，僅利用本地和鄰居信息對(duì)控制增益進(jìn)行自適應(yīng)更新。同時(shí)利用本地信息為擾動(dòng)信號(hào)的上界設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制率，用以對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行抑制。在擾動(dòng)存在的情況下，智能體速度仍收斂于參考值，且可隨時(shí)間變化。利用LaSalle理論證明

5、系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　4)在微網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)的框架下，利用Kuramoto model分析底層頻率下垂控制。建立頻率二級(jí)控制的分布式模型，提出自適應(yīng)控制算法，使頻率恢復(fù)額定值，且有功功率保持按各分布式電源的額定功率比例分配。算法不需要線路阻抗、各分布式電源額定功率等系統(tǒng)信息。利用李雅普諾夫穩(wěn)定性證明算法穩(wěn)定性。
　　5)研究含有分布式發(fā)電單元的微網(wǎng)能量管理方法。利用平均一致性算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為無向圖和有向圖的兩種情況，分別提出基