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基于虚拟结构法的多移动机器人分布式预测控制 被引量:24
1
作者 刘安东 秦冬冬 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1273-1280,共8页
研究多移动机器人协同编队控制问题,提出一种基于虚拟结构的分布式预测控制算法.与现有编队控制方法相比,基于虚拟结构的方法可以使移动团队更加稳定地保持期望编队队形运动,通过将变换矩阵与虚拟结构相结合可以改善编队结构的灵活性,... 研究多移动机器人协同编队控制问题,提出一种基于虚拟结构的分布式预测控制算法.与现有编队控制方法相比,基于虚拟结构的方法可以使移动团队更加稳定地保持期望编队队形运动,通过将变换矩阵与虚拟结构相结合可以改善编队结构的灵活性,从而有效拓展该方法的应用范围.最后将所提出控制算法与现有编队控制方法进行对比仿真,结果验证了其有效性. 展开更多
关键词 多移动机器人 协同编队控制 虚拟结构法 分布式预测控制
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多无人机模糊多目标分布式地面目标协同追踪 被引量:11
2
作者 胡超芳 杨娜 王娜 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1101-1110,共10页
针对城市环境中多约束条件下多无人机协同追踪地面目标问题,综合考虑具有不同重要性等级的多个优化目标,提出了一种基于分布式预测控制的模糊多目标航迹规划方法.首先,考虑城市环境中建筑物对无人机视线遮挡、无人机和传感器能量消耗等... 针对城市环境中多约束条件下多无人机协同追踪地面目标问题,综合考虑具有不同重要性等级的多个优化目标,提出了一种基于分布式预测控制的模糊多目标航迹规划方法.首先,考虑城市环境中建筑物对无人机视线遮挡、无人机和传感器能量消耗等因素,分别采用目标覆盖度、控制输入代价和开关量形式传感器能耗等为目标函数,将多无人机协同追踪航迹规划转化为多目标优化问题;然后,基于分布式预测控制框架,利用每架无人机未来有限时域内的预测状态,构建多无人机之间的避碰约束,并结合最小转弯半径等约束,形成分布式协同航迹规划模型;最后,针对多个优化目标的不同重要性等级要求,利用模糊满意优化思想将目标模糊化,并根据更重要目标具有更重要满意度的原则,将优先等级表示为松弛满意度序,通过在线求解得到有限时域内每架无人机的局部航迹;与传统多目标加权算法仿真结果对比,验证了所提方法的有效性,充分说明了该方法能够获得同时满足目标优化和重要性等级要求的最优航迹. 展开更多
关键词 多无人机 协同航迹规划 目标追踪 模糊多目标优化 分布式预测控制
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基于协调的变风量空调系统分布式预测控制 被引量:7
3
作者 王建玉 任庆昌 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2010年第5期651-656,共6页
在实验和系统动力学行为分析的基础上,建立了变风量空调实验系统的内部模型,并分解为7个子系统.各个子系统分别采用模型预测控制(MPC)进行局部优化控制.在保证各个子系统之间网络连通和信息共享的基础上,将各个MPC的局部目标组合成系统... 在实验和系统动力学行为分析的基础上,建立了变风量空调实验系统的内部模型,并分解为7个子系统.各个子系统分别采用模型预测控制(MPC)进行局部优化控制.在保证各个子系统之间网络连通和信息共享的基础上,将各个MPC的局部目标组合成系统级目标,从而把大规模的变风量空调控制系统在线优化问题转化为各子系统小规模的分布式优化问题.通过仿真和实验研究,验证了系统控制的效果. 展开更多
关键词 子系统 变风量 分布式预测控制 协调
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分布式预测控制在微电网协调控制中的应用 被引量:6
4
作者 马苗苗 邵黎阳 刘向杰 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2258-2265,共8页
针对微电网的功率平衡与经济调度问题,提出了一种分布式协调预测控制方法。基于风力发电优先、光伏发电配合及必要时蓄电池补充的原则,选择合理的目标函数,通过最小化目标函数,对风力发电子系统和光伏发电子系统分别设计模型预测控制器... 针对微电网的功率平衡与经济调度问题,提出了一种分布式协调预测控制方法。基于风力发电优先、光伏发电配合及必要时蓄电池补充的原则,选择合理的目标函数,通过最小化目标函数,对风力发电子系统和光伏发电子系统分别设计模型预测控制器,将分布式预测控制器的输出作为各子系统的输入,合理分配各子系统的输出功率,使其在全工况下可以很好地响应负荷变化。仿真结果表明,在复杂的气象条件和变负荷扰动下,所提出的分布式预测控制方法可以合理地分配各子系统的输出功率,既可满足负载的需求,还可限制子系统输出功率的过大波动,保护发电设备。 展开更多
关键词 自动控制技术 分布式预测控制 微电网 功率平衡 经济调度
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子系统间信息耦合的不确定多智能体系统DMPC
5
作者 孙兴全 薛斌强 《电子设计工程》 2024年第17期1-5,共5页
针对子系统间存在控制输入和系统状态耦合且系统中带有不确定性的多智能体系统(MAS),提出了一种分布式模型预测控制器设计方法。描述了存在不确定性的多智能体系统的平行结构特征,给出了整个系统的约束条件以及子系统间存在的控制输入... 针对子系统间存在控制输入和系统状态耦合且系统中带有不确定性的多智能体系统(MAS),提出了一种分布式模型预测控制器设计方法。描述了存在不确定性的多智能体系统的平行结构特征,给出了整个系统的约束条件以及子系统间存在的控制输入和系统状态耦合;利用线性矩阵不等式(LMI)方法,将Min-Max优化问题转换为线性规划问题,设计出每个子智能体的模型预测控制器,并可以保证系统稳定性;仿真结果验证了所设计控制方法的有效性。 展开更多
关键词 多智能体系统 不确定系统 分布式预测控制 线性矩阵不等式
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燃煤电站碳捕集系统的分布式预测控制研究 被引量:1
6
作者 伍权 杨晋宁 +4 位作者 王志勇 徐冬 杨阳 唐子寒 吴啸 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期246-252,274,共8页
提出一种基于分布式模型预测控制的燃煤电站-碳捕集系统优化控制方法。基于动态矩阵控制原理为燃煤电站和碳捕集系统分别设计了局部预测控制器。最后,在660 MW超临界燃煤机组耦合单乙醇胺化学吸收碳捕集系统模型上,对所提控制方法进行... 提出一种基于分布式模型预测控制的燃煤电站-碳捕集系统优化控制方法。基于动态矩阵控制原理为燃煤电站和碳捕集系统分别设计了局部预测控制器。最后,在660 MW超临界燃煤机组耦合单乙醇胺化学吸收碳捕集系统模型上,对所提控制方法进行仿真。结果表明:分布式预测控制方法在较高的计算效率下实现了电碳两侧控制效果的全局优化,控制效果明显优于常规分散式预测控制。 展开更多
关键词 燃煤电站 碳捕集 灵活运行 分布式预测控制 动态矩阵控制
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通信随机时滞条件下基于分布式模型预测的AUV编队控制 被引量:1
7
作者 徐博 王朝阳 +1 位作者 王潇雨 沈浩 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期1363-1372,共10页
考虑水声通信随机时滞条件下AUV编队协同控制问题,提出一种基于分布式模型预测的AUV编队控制方法.首先,通过所设计的随机时滞通信同步策略,将异步状态信息转换为同步状态信息;然后,结合虚拟轨迹、状态预测、控制约束以及编队内AUV状态... 考虑水声通信随机时滞条件下AUV编队协同控制问题,提出一种基于分布式模型预测的AUV编队控制方法.首先,通过所设计的随机时滞通信同步策略,将异步状态信息转换为同步状态信息;然后,结合虚拟轨迹、状态预测、控制约束以及编队内AUV状态信息描述协同编队代价函数,将其引入局部滚动时域优化,实现编队控制目标,并利用李雅普诺夫理论验证编队控制器的稳定性;最后,将所提出方法与现有编队控制方法进行对比仿真,仿真结果验证了其有效性. 展开更多
关键词 AUV 编队协同控制 通信随机时滞 虚拟轨迹 分布式预测控制
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交直流混合微网并网分布式运行优化 被引量:2
8
作者 江海啸 郑毅 李少远 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期1031-1038,共8页
交直流混合微网是微电网发展的主要趋势,高效的能量管理及运行优化是保证微电网经济运行的主要手段,也是微电网实现即插即用(Plug–and–Play)的关键。针对该问题,提出了一种基于分布式预测控制(Distributed Model Predictive Contro... 交直流混合微网是微电网发展的主要趋势,高效的能量管理及运行优化是保证微电网经济运行的主要手段,也是微电网实现即插即用(Plug–and–Play)的关键。针对该问题,提出了一种基于分布式预测控制(Distributed Model Predictive Control,DMPC)的含储能、可控微源的交直流混合微网运行优化方法。该算法由多个预测控制组成,分布在每个发电设备的控制器中并行运算,各预测控制器之间采用功率平衡约束进行相互协调,通过滚动优化抑制新能源的不确定干扰;通过电压幅值约束保证电能质量,并考虑了联络变流器功率损耗。最终实现即插即用的交直流混合微网经济运行。仿真结果表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 交直流混合微网 分布式预测控制 预测控制 约束 滚动优化
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含海水淡化系统的微电网分布式协调预测控制 被引量:2
9
作者 马苗苗 于少远 潘军军 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2018年第10期1381-1394,共14页
本文针对海水淡化系统的负荷特性需求,将微电网发电系统应用到海水淡化系统中,并基于风力发电优先,光伏发电配合,必要时蓄电池补充的原则,提出了一种微电网分布式协调预测控制策略.对微电网中的风力发电子系统和光伏发电子系统,分别设... 本文针对海水淡化系统的负荷特性需求,将微电网发电系统应用到海水淡化系统中,并基于风力发电优先,光伏发电配合,必要时蓄电池补充的原则,提出了一种微电网分布式协调预测控制策略.对微电网中的风力发电子系统和光伏发电子系统,分别设计分布式预测控制器,协调各发电子系统的输出功率.考虑微电网中各子系统输出功率及其变化率约束,分布式预测控制器优化其相应的目标函数,使其输出总功率保证海水淡化系统的稳定运行.仿真结果表明,所提出的分布式协调预测控制方法既可以合理分配各子系统的发电功率,满足海水淡化系统的负荷需求,还可以限制各子系统输出功率的过大波动,保护发电设备. 展开更多
关键词 分布式预测控制 微电网 风力发电 光伏发电 海水淡化系统
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信息物理环境下不确定系统的随机分布式预测控制 被引量:2
10
作者 杨晓峰 谢巍 张浪文 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期1895-1901,共7页
针对信息物理系统环境下可能发生的信息丢包问题,提出一种随机分布式预测控制的分析与设计方法.考虑控制器端到执行器端的传输丢包,采用马尔科夫过程对这一丢包过程进行描述.通过对马尔科夫跳变的线性模型进行增广,研究一种具有随机丢... 针对信息物理系统环境下可能发生的信息丢包问题,提出一种随机分布式预测控制的分析与设计方法.考虑控制器端到执行器端的传输丢包,采用马尔科夫过程对这一丢包过程进行描述.通过对马尔科夫跳变的线性模型进行增广,研究一种具有随机丢包不确定系统的分布式预测控制方法;将系统分解成多个子系统进行描述,研究基于最小最大化优化的分布式预测控制器设计方法,并提出基于迭代交互的子控制器协调算法.将随机分布式预测控制算法在实际电机系统中进行仿真测试,以验证所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 信息物理系统 随机丢包 马尔科夫跳变 不确定系统 分布式预测控制
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基于双层不变集的多智能体系统事件触发分布式预测控制 被引量:1
11
作者 袁枫林 邹媛媛 +1 位作者 苏旭 牛玉刚 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期474-481,共8页
针对含有扰动的多智能体系统,提出了基于双层不变集的事件触发鲁棒分布式预测控制策略。在分布式控制结构下,对每个智能体构建了目标函数含有耦合关联项的事件触发分布式预测控制优化问题。利用输入状态稳定性理论,推导出与子系统自身... 针对含有扰动的多智能体系统,提出了基于双层不变集的事件触发鲁棒分布式预测控制策略。在分布式控制结构下,对每个智能体构建了目标函数含有耦合关联项的事件触发分布式预测控制优化问题。利用输入状态稳定性理论,推导出与子系统自身信息以及邻域子系统信息相关的事件触发条件。每个智能体判断事件触发条件,仅当条件满足时,才进行分布式预测控制优化问题的求解以及子系统之间的信息交互。利用双层不变集来保证扰动作用下多智能体系统的鲁棒性能,并在此基础上给出保证算法递推可行性和闭环稳定性的充分条件。最后通过车辆控制系统对算法进行仿真分析,验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 多智能体系统 事件触发控制 分布式预测控制 双层不变集
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混合通信拓扑车队一致性分布式预测控制
12
作者 余世明 李壮 +1 位作者 陈龙 何德峰 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期253-260,269,共9页
针对具有状态和控制约束的非线性车队系统的协同一致性稳态问题,提出了混合通信拓扑分布式分层模型预测控制策略。首先,在混合通信方式下,建立车辆动力学非线性偏差模型,为了实现车队系统在行驶中的动态一致性和跟踪稳定性,建立车队系... 针对具有状态和控制约束的非线性车队系统的协同一致性稳态问题,提出了混合通信拓扑分布式分层模型预测控制策略。首先,在混合通信方式下,建立车辆动力学非线性偏差模型,为了实现车队系统在行驶中的动态一致性和跟踪稳定性,建立车队系统动态一致性和跟踪稳定性分布式优化问题,通过构造收缩约束使两者相关联,并依此建立动态一致性优化问题递推可行性;然后,应用MPC(Model predictive control)三要素法和滚动时域策略得出车队系统稳定性和一致性稳态的充分条件;最后,通过仿真实验验证了策略的有效性。 展开更多
关键词 非线性车队 混合通信拓扑 分布式预测控制 一致性 稳定性
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分布式预测控制在空气分馏塔中的应用 被引量:1
13
作者 花新峰 魏正泽 《工业控制计算机》 2014年第5期62-63,共2页
在大型空分控制系统中,集中式控制由于在线计算量大,对计算机的要求较高。采用分布式预测控制,把复杂系统的控制过程分散到各个子系统中去,降低了计算的复杂度,同时提高了系统的可靠性。建立了分馏塔的数学模型,并拆分成若干个子系统,... 在大型空分控制系统中,集中式控制由于在线计算量大,对计算机的要求较高。采用分布式预测控制,把复杂系统的控制过程分散到各个子系统中去,降低了计算的复杂度,同时提高了系统的可靠性。建立了分馏塔的数学模型,并拆分成若干个子系统,利用纳什优化原理,获得了全局最优解。仿真结果表明,该算法取得了较好的控制效果。 展开更多
关键词 空气分馏塔 分布式预测控制 子系统 全局最优
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啤酒发酵温度分布式预测控制应用研究 被引量:1
14
作者 尚继良 王婵婵 《酿酒科技》 北大核心 2014年第6期95-97,共3页
啤酒发酵过程的温度变化具有大时滞、强耦合、多变量、分布参数等特性,常规控制难以满足工艺要求。通过机理分析和试验相结合的方法建立啤酒发酵温度控制模型。提出Smith补偿控制及分布式预测控制算法。仿真结果取得了很好的控制效果,... 啤酒发酵过程的温度变化具有大时滞、强耦合、多变量、分布参数等特性,常规控制难以满足工艺要求。通过机理分析和试验相结合的方法建立啤酒发酵温度控制模型。提出Smith补偿控制及分布式预测控制算法。仿真结果取得了很好的控制效果,能够满足工艺要求。 展开更多
关键词 啤酒 发酵 SMITH预估器 分布式预测控制
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并联系统分布预测控制
15
作者 张舒展 赵东亚 朱全民 《自动化仪表》 CAS 2018年第1期1-5,11,共6页
并联结构的过程网络控制系统存在精确建模困难、算法计算时间长的问题。如果缩短计算时间,则会导致控制精度不足,为此提出了一种分布式预测控制算法。将并联系统分解为多个子系统,每个子系统通过相互协作、迭代计算,完成整个并联系统的... 并联结构的过程网络控制系统存在精确建模困难、算法计算时间长的问题。如果缩短计算时间,则会导致控制精度不足,为此提出了一种分布式预测控制算法。将并联系统分解为多个子系统,每个子系统通过相互协作、迭代计算,完成整个并联系统的控制。并联系统存在独特的竞争性耦合形式。通过定义并联系统竞争性耦合结构,完成分布式预测控制算法的高效迭代,有效减少了计算量。优化过程中考虑了竞争性约束。在保证每个子系统最优的前提下,通过运行算法给出的迭代计算步骤,达到系统整体最优,实现了低成本在线实时优化与控制的目标。以燃气锅炉供暖系统为例,利用MATLAB对分布式预测控制算法进行仿真研究,并将其与集中式预测控制算法仿真结果进行对比。结果验证了该算法的有效性和实用性。 展开更多
关键词 分布式预测控制 并联系统 燃气锅炉供暖系统 性能指标 竞争性耦合 竞争性约束
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基于DMPC的多机械臂协同操作控制 被引量:1
16
作者 夏浩 崔奇 +1 位作者 滕游 刘安东 《高技术通讯》 CAS 2023年第4期428-435,共8页
针对多机械臂协作搬运中的编队稳定性和协同控制优化问题,提出了一种基于迭代线性二次型调节器(iLQR)的分布式预测控制算法(DMPC)。首先,对机械臂动力学模型中的末端接触力进行受力分析,从而得到机械臂的状态空间模型。其次,通过定义多... 针对多机械臂协作搬运中的编队稳定性和协同控制优化问题,提出了一种基于迭代线性二次型调节器(iLQR)的分布式预测控制算法(DMPC)。首先,对机械臂动力学模型中的末端接触力进行受力分析,从而得到机械臂的状态空间模型。其次,通过定义多机械臂系统的刚性编队约束来维持搬运途中编队结构的稳定。然后,将编队约束整合到DMPC的代价函数中用于建立约束最优化问题,并利用iLQR算法求解优化问题。最后,仿真实验验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 多机械臂 协同控制 迭代线性二次型调节器(iLQR) 分布式预测控制算法(DMPC)
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变风量空调系统的分布式预测控制 被引量:3
17
作者 王建玉 任庆昌 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2008年第5期225-228,共4页
基于预测控制策略的多输入多输出(MIMO)控制器可以解决单通道变风量系统的控制问题,但在输入输出变量较多时,计算就变得非常复杂。在分析系统工作机理和系统动力学行为的基础上,建立了内部模型,在此基础上采用分布式预测控制技术将系统... 基于预测控制策略的多输入多输出(MIMO)控制器可以解决单通道变风量系统的控制问题,但在输入输出变量较多时,计算就变得非常复杂。在分析系统工作机理和系统动力学行为的基础上,建立了内部模型,在此基础上采用分布式预测控制技术将系统分解成四个子系统,通过设定参考轨迹、输入输出约束及加权矩阵,解决了系统凸二次型的全局优化和纳什问题。通过仿真研究验证了系统控制的效果。 展开更多
关键词 变风量系统(VAV) 模型预测控制(MPC) 约束限制 加权矩阵
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基于分布式模型预测控制的多UAV协同区域搜索 被引量:46
18
作者 彭辉 沈林成 朱华勇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期593-601,共9页
针对多无人机(UAV)协同区域搜索问题展开研究。提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多UAV分布式优化搜索方法。首先基于传统的搜索图模型,建立了多UAV协同搜索的问题描述和状态空间模型,然后在DMPC框架下,将集中式多UAV在线优化... 针对多无人机(UAV)协同区域搜索问题展开研究。提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的多UAV分布式优化搜索方法。首先基于传统的搜索图模型,建立了多UAV协同搜索的问题描述和状态空间模型,然后在DMPC框架下,将集中式多UAV在线优化决策问题转化为各架UAV的小规模分布式优化问题,采用基于纳什最优和粒子群优化(PSO)相结合的算法实现对每个子系统优化问题的迭代求解。仿真结果表明:DMPC方法能够有效地降低多UAV协同搜索决策问题的求解规模,是一种可行的方法。 展开更多
关键词 无人机 协同区域搜索 分布式模型预测控制 粒子群优化 纳什最优
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互联电力系统鲁棒分布式模型预测负荷频率控制 被引量:38
19
作者 张怡 刘向杰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期621-630,共10页
负荷频率控制是现代互联电力系统运行的重要保障.本文针对含有不确定因素和负荷扰动的多区域互联电力系统提出了一种基于线性矩阵不等式参数可调节的鲁棒分布式预测控制算法.设计各个区域控制器目标函数引入相邻区域的状态变量和输入变... 负荷频率控制是现代互联电力系统运行的重要保障.本文针对含有不确定因素和负荷扰动的多区域互联电力系统提出了一种基于线性矩阵不等式参数可调节的鲁棒分布式预测控制算法.设计各个区域控制器目标函数引入相邻区域的状态变量和输入变量,同时考虑发电机变化速率约束和阀门位置约束,将求解一组凸优化问题转化成线性矩阵不等式求解,得到各个区域的控制律,在线性矩阵不等式中引入一组可调参数,将优化一个上限值转化成优化吸引区,降低算法的保守性.仿真结果验证了该算法在负荷扰动、系统参数不确定和结构不确定性情况下具有鲁棒性. 展开更多
关键词 负荷频率控制 鲁棒控制 分布式模型预测控制 线性矩阵不等式
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基于分布式模型预测控制的风电场参与AGC控制方法 被引量:34
20
作者 叶林 陈超宇 +6 位作者 张慈杭 孙舶皓 汤涌 仲悟之 翟丙旭 蓝海波 吴林林 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期3261-3270,共10页
随着风电并网规模的不断扩大,常规电源调频已很难满足系统频率稳定性要求,需要风电集群参与系统调频。首先根据风电集群并网特点,建立含风电集群的多区域互联系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型;然后根据风电场的... 随着风电并网规模的不断扩大,常规电源调频已很难满足系统频率稳定性要求,需要风电集群参与系统调频。首先根据风电集群并网特点,建立含风电集群的多区域互联系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型;然后根据风电场的超短期功率预测值判断风电场在调频过程中的备用容量,基于分布式模型预测控制原理,以尽量利用风电参与AGC控制、减少火电机组出力为目标,提出一种含风电集群的多区域互联系统AGC控制方法。即利用风电场的备用容量实现风电场参与AGC控制,减少常规电源调频压力。最后通过算例分析,对所提出策略的可行性与有效性进行了验证。 展开更多
关键词 风电集群 风电场备用容量 分布式模型预测控制 自动发电控制
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