CN113725922A - 基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法及系统 - Google Patents

基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法及系统 Download PDF

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CN113725922A CN202110975350.XA CN202110975350A CN113725922A CN 113725922 A CN113725922 A CN 113725922A CN 202110975350 A CN202110975350 A CN 202110975350A CN 113725922 A CN113725922 A CN 113725922A
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Abstract

基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法及系统，属于自触发和微电网技术领域，解决如何使有功功率在多个交流直流微电网之间进行合理分配的同时大大减少资源的浪费的问题，通过设计的一种基于采样数据的自触发控制方案，实现了混合微电网之间精确的有功功率分配，通过引入一种自触发机制，显著降低通信资源的浪费并实现混合微电网之间的有功功率分配，使智能体仅在必要时刻进行控制更新，在最终几乎不影响性能的前提下显著降低资源的使用，避免了高频率采样造成的资源浪费；本发明的技术方案在有功功率分配、节省通信资源等方面都具有重要的应用价值。

Description

基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法及系统
技术领域
本发明属于自触发和微电网技术领域，涉及基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法及系统。
背景技术
随着分布式发电技术的不断发展，越来越多的分布式电源以集成互联的形式组成微电网。其中直流微电网拥有电能转化率高、控制简单、可靠性高的优点，成为未来微电网发展的趋势。但是传统的交流微电网发展已经比较健全，直流微电网与交流微电网在未来一段时间内将会长期共存，交直流混合微电网应运而生，它通过互联变流器将交流微电网和直流微电网联系起来，融合了交流微电网和直流微电网各自的优点，减少了电力电子变换器的使用，提高了新能源的利用效率。
微电网中一个关键问题是如何在并联运行的逆变器之间准确地分配功率同时保持所需的频率和电压值。由于实际应用中微电网的额定功率和负荷往往不同，而且不同地区的用电高峰时间也不同，因此，混合微电网有功功率分配的研究存在两个难点：(1)如何实现准确地进行交流微电网中分布式电源的有功功率分配；(2)如何能减少资源的消耗与浪费。
申请公布号CN111211567A、申请公布日2020年05月29日的中国发明专利申请《基于事件触发机制的孤岛微电网分布式最优频率调节方法》公开了一种基于事件触发机制的孤岛微电网分布式最优频率调节方法，该方案通过设计事件触发机制，解决了含多逆变器的孤岛微电网最优频率调节中通信网络压力过大的问题，实现信息的按需发送，降低通信网络压力，节省通信资源；但是该方案并未涉及到交流微电网和直流微电网互联这一更加广泛的混合微电网有功功率分配的问题。
针对交流微电网中分布式电源的有功功率分配，现有电力网络采用交流系统使得交流微电网得到了快速发展，该技术主要是针对交流微电网内基于分级控制框架的分布式电源之间的有功功率分配。其中主要是依靠下垂控制策略来实现的，当微电网从主电网中断开或微电网系统中负载的功率发生变化的时候，下垂控制根据频率-有功功率线性关系可以使输出频率稳定同时保持有功功率按比例进行分配。但相比于交流微电网，直流微电网所需的互联变流器数量较少且无需考虑并网同期以及无功功率问题，由于分布式电源和储能装置各自的特点不同以及负荷的供电需求不同，具备交流微电网和直流微电网各自优点的交直流混合微电网将会是未来微电网存在的主要形式。
针对单个直流微电网和交流微电网互联的混合微电网有功功率分配，微电网通过互联变流器进行连接，其中互联变流器负责直流电网和交流电网之间的功率流动，对系统的电压稳定及电能质量的提高具有重要作用。互联变流器扮演着双重角色，当功率由直流侧向交流侧传输时作为逆变器使用；当功率由交流侧向直流侧传输时，作为整流器使用。为实现直流电网和交流电网之间的电力平稳交换和系统在各种发电和负荷条件下的稳定运行，现有技术提出了一种归一化双向下垂控制方案对交直流微电网的下垂特性进行统一控制，实现交直流微电网和直流微电网的功率分配，但只涉及到一个交流微电网和一个直流微电网互联的情况，没有关注更通用的网络互联微电网集群。
发明内容
本发明所要解决的问题在于如何使有功功率在多个交流直流微电网之间进行合理分配的同时大大减少资源的浪费。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，包括以下步骤：
S1、对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，并将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配；
S2、利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程；
S3、引入自触发机制，使得各智能体只在满足一定条件下才进行控制输入的更新以及将自身信息传递给邻居智能体；
S4、设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致。
本发明的技术方案通过设计的一种基于采样数据的自触发控制方案，实现了混合微电网之间精确的有功功率分配，通过引入一种自触发机制，显著降低通信资源的浪费并实现混合微电网之间的有功功率分配，使智能体仅在必要时刻进行控制更新，在最终几乎不影响性能的前提下显著降低资源的使用，避免了高频率采样造成的资源浪费；本发明的技术方案在有功功率分配、节省通信资源等方面都具有重要的应用价值。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S1中所述的对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，并将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配，具体为：
采用公式(1)中进行归一化使它们达到共同量纲：
Figure BDA0003227069520000031
其中，fp.u.表示归一化后的交流微电网频率；f表示交流微电网频率；fmax为交流微电网频率最大允许值；fmin为交流微电网频率最小允许值；Vdc,p.u.表示归一化后的直流微电网电压；Vdc表示直流微电网电压；Vdc,max为直流微电网电压最大允许值；Vdc,min为直流微电网电压最小允许值；
直流子网和交流子网的下垂控制方程如公式(2)所示：
Figure BDA0003227069520000032
其中，fk,pu和Vdc,k,pu分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压(交流微电网中有功功率只与频率有关，直流微电网中有功功率只与电压有关)，k代表第k个微电网；pu代表单位值，表示已经归一化处理；
Figure BDA0003227069520000033
和
Figure BDA0003227069520000034
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压的标称值，gac,k、gdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的下垂增益，Pac,k和Pdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的实际有功功率，
Figure BDA0003227069520000035
和
Figure BDA0003227069520000036
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的额定有功功率；
将公式(2)中的下垂控制方程统一重写为公式(3)的形式，其中xk，
Figure BDA0003227069520000037
gk，Pk，
Figure BDA0003227069520000038
含义与公式(2)中的参数的含义一一对应；
Figure BDA0003227069520000039
归一化后，两个子网的下垂特性曲线可以放在具有共同垂直和水平轴的同一坐标系上；
x1＝...＝xk＝...＝xN (4)
将分布式电源下垂控制原理应用于混合微电网中，当式(4)成立时意味着所有微电网可以实现有功功率分配。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S2中所述的利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程，具体为：
为了在微网之间实现公式(4)的功率分配，根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL，控制变流器调节其所连接的微网之间的双向有功功率，微电网功率供需平衡方程如式(5)所示：
Figure BDA0003227069520000041
其中，Pk代表该微电网所发出的全部功率，PLk是第k个直流微电网或者交流微电网的负载有功功率，
Figure BDA0003227069520000042
是连接到第k个微电网的互联变流器所组成的一个集合，PILC,i是互联变流器i传输的有功功率；
构造如式(6)所示的多智能体动力学方程：
Figure BDA0003227069520000043
其中，xi(t)为第i个智能体的状态值，ui(t)表示智能体的控制输入，A、B是已知常数矩阵；xi(t)＝xk-xp，(A，B)是稳定的；
为了使系统达到一致，利用微电网的有功功率分配偏差构造智能体的控制输入，如公式(7)所示，用来更新智能体状态；
Figure BDA0003227069520000044
其中，xi(t)和xj(t)分别是智能体i与它的邻居的状态，aij为邻接矩阵元素，当智能体i和智能体j连接时，aij＝aji＝1，否则为零，K为反馈增益矩阵，c为耦合增益。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S3中所述的引入自触发机制，使得各智能体只在满足一定条件下才进行更新动作，具体为：
设计基于自触发的一致性控制协议如公式(8)所示：
Figure BDA0003227069520000051
定义智能体i的测量误差如公式(9)所示：
Figure BDA0003227069520000052
其中，ei(t)表示离散时刻与连续时刻状态的测量误差；
智能体i的第ki次触发时刻为
Figure BDA0003227069520000053
此时状态如式(10)所示：
Figure BDA0003227069520000054
其中，
Figure BDA0003227069520000055
Figure BDA0003227069520000056
设计一个如公式(11)所示的触发函数，用来判断下一次触发时刻：
Figure BDA0003227069520000057
其中，c1>0，
Figure BDA0003227069520000058
是一个待定的常数；记
Figure BDA0003227069520000059
ξi可以由智能体i在时刻
Figure BDA00032270695200000510
求得；求解公式(11)得到其解为
Figure BDA00032270695200000511
注意到
Figure BDA00032270695200000512
在触发时刻
Figure BDA00032270695200000513
对于智能体i都是已知的，则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure BDA00032270695200000514
各单位后，即
Figure BDA00032270695200000515
对智能体i而言，当时刻满足
Figure BDA00032270695200000516
时，如果智能体i的邻居发生触发则i会接收到邻居传来的信号并且对自身进行检查判断是否进行控制输入更新；如果在此时间间隔内没有接收到邻居传来的信息则一直保持直至到达自己的触发时刻为止。
作为本发明技术方案的进一步改进，步骤S4中所述的设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致，具体为：结合公式(6)和公式(8)得到：
Figure BDA0003227069520000061
其中，x(t)表示堆栈向量，x(t)＝(x1 T(t),…,xN T(t))T，
Figure BDA0003227069520000062
e(t)＝(e1 T(t),…,eN T(t))T，t*表示最新触发时间；
定义一个分歧向量：
Figure BDA0003227069520000063
可以验证δ(t)满足如下动力学方程：
Figure BDA0003227069520000064
其中，1N表示元素全为1的列向量，In表示n*n的单位矩阵，r＝[r1,...,rN]T是与零特征值相关的系统拉普拉斯矩阵的左特征向量，且满足
Figure BDA0003227069520000065
计算出0是In-1NrT的一个特征值，1N为它的右特征向量且1为重数N-1的特征值；
由公式(13)可知当且仅当x1(t)＝...＝xN(t)时δ(t)＝0Nn，所以多智能体多智能体一致性被转换成δ(t)的稳定性；
定义一个新的向量：
Figure BDA0003227069520000066
其中，ε2-N(t)∈C(N-1)n，ε1(t)∈Cn，
类似的，ε(t)满足如下方程：
Figure BDA0003227069520000067
而且
Figure BDA0003227069520000068
ε2-N(t)满足如下公式：
Figure BDA0003227069520000069
其中，
Figure BDA00032270695200000610
Y∈RN×(N-1),W∈R(N-1)×N,T∈RN×N,Δ∈R(N-1)×(N-1),T＝[1Y],T-1＝[rT W]T,
Figure BDA00032270695200000611
JL为拉普拉斯矩阵L的Jordan标准型；
由Π的定义可知，如果所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，则矩阵Π为赫尔维兹矩阵且Re(λi(Π))<0；因为智能体i的误差会在触发时刻进行置零，所以
Figure BDA0003227069520000071
在下一触发时刻前始终满足；因此
Figure BDA0003227069520000072
且无穷时刻||e2-N(t)||→0；下一触发时刻到来之前e是始终小于所设定阈值的，而且随着时间增加误差范数逐渐趋近于0；由公式(15)得到ε2-N(t)趋近于0，然后得到分歧向量在所有初始条件下收敛为0，即可以得到智能体达成一致。
基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法系统，包括：归一化处理模块、一阶动态方程构造模块、基于自触发机制的控制模块、系统一致性分析模块；
所述的归一化处理模块用于对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配；
所述的一阶动态方程构造模块用于利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程；
所述的基于自触发机制的控制模块，用于引入自触发机制使得各智能体只在满足条件下才进行控制输入的更新以及将自身信息传递给邻居智能体；
所述的系统一致性分析模块用于设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致。
作为本发明技术方案的进一步改进，归一化处理模块中所述的对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配具体为：
采用公式(1)中进行归一化使它们达到共同量纲：
Figure BDA0003227069520000073
其中，fp.u.表示归一化后的交流微电网频率；f表示交流微电网频率；fmax为交流微电网频率最大允许值；fmin为交流微电网频率最小允许值；Vdc,p.u.表示归一化后的直流微电网电压；Vdc表示直流微电网电压；Vdc,max为直流微电网电压最大允许值；Vdc,min为直流微电网电压最小允许值；
直流子网和交流子网的下垂控制方程如公式(2)所示：
Figure BDA0003227069520000081
其中，fk,pu和Vdc,k,pu分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压(交流微电网中有功功率只与频率有关，直流微电网中有功功率只与电压有关)，k代表第k个微电网；pu代表单位值，表示已经归一化处理；
Figure BDA0003227069520000082
和
Figure BDA0003227069520000083
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压的标称值，gac,k、gdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的下垂增益，Pac,k和Pdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的实际有功功率，
Figure BDA0003227069520000084
和
Figure BDA0003227069520000085
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的额定有功功率；
将公式(2)中的下垂控制方程统一重写为公式(3)的形式，其中xk，
Figure BDA0003227069520000086
gk，Pk含义与公式(2)中的参数的含义一一对应；
Figure BDA0003227069520000087
归一化后，两个子网的下垂特性曲线可以放在具有共同垂直和水平轴的同一坐标系上；
x1＝...＝xk＝...＝xN (4)
将分布式电源下垂控制原理应用于混合微电网中，当式(4)成立时意味着所有微电网可以实现有功功率分配。
作为本发明技术方案的进一步改进，一阶动态方程构造模块中所述的利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程，具体为：
为了在微网之间实现公式(4)的功率分配，根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL，控制变流器调节其所连接的微网之间的双向有功功率，微电网功率供需平衡方程如式(5)所示：
Figure BDA0003227069520000091
其中，Pk代表该微电网所发出的全部功率，PLk是第k个直流微电网或者交流微电网的负载有功功率，
Figure BDA0003227069520000092
是连接到第k个微电网的互联变流器所组成的一个集合，PILC,i是互联变流器i传输的有功功率；
构造如式(6)所示的多智能体动力学方程：
Figure BDA0003227069520000093
其中，xi(t)为第i个智能体的状态值，ui(t)表示智能体的控制输入，A、B是已知常数矩阵；xi(t)＝xk-xp，(A，B)是稳定的
为了使系统达到一致，利用微电网的有功功率分配偏差构造智能体的控制输入如公式(7)所示，用来更新智能体状态；
Figure BDA0003227069520000094
其中，xi(t)和xj(t)分别是智能体i与它的邻居的状态，aij为邻接矩阵元素，当智能体i和智能体j连接时，aij＝aji＝1，否则为零，K为反馈增益矩阵，c为耦合增益。
作为本发明技术方案的进一步改进，基于自触发机制的控制模块中所述的引入自触发机制，使得各智能体只在满足条件下才进行更新动作，具体为：
设计基于自触发的一致性控制协议如公式(8)所示：
Figure BDA0003227069520000095
定义智能体i的测量误差如公式(9)所示：
Figure BDA0003227069520000096
其中，ei(t)表示离散时刻与连续时刻状态的测量误差；
智能体i的第ki次触发时刻为
Figure BDA0003227069520000097
此时状态如式(10)所示：
Figure BDA0003227069520000098
其中，
Figure BDA0003227069520000101
Figure BDA0003227069520000102
设计一个如公式(11)所示的触发函数，用来判断下一次触发时刻：
Figure BDA0003227069520000103
其中，c1>0，
Figure BDA0003227069520000104
是一个待定的常数；记
Figure BDA0003227069520000105
ξi可以由智能体i在时刻
Figure BDA0003227069520000106
求得；求解公式(11)得到其解为
Figure BDA0003227069520000107
注意到
Figure BDA0003227069520000108
在触发时刻
Figure BDA0003227069520000109
对于智能体i都是已知的，则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure BDA00032270695200001010
各单位后，即
Figure BDA00032270695200001011
对智能体i而言，当时刻满足
Figure BDA00032270695200001012
时，如果智能体i的邻居发生触发则i会接收到邻居传来的信号并且对自身进行检查判断是否进行控制输入更新；如果在此时间间隔内没有接收到邻居传来的信息则一直保持直至到达自己的触发时刻为止。
作为本发明技术方案的进一步改进，系统一致性分析模块中所述的设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致，具体为：结合公式(6)和公式(8)得到：
Figure BDA00032270695200001013
其中，x(t)表示堆栈向量，x(t)＝(x1 T(t),…,xN T(t))T，
Figure BDA00032270695200001014
e(t)＝(e1 T(t),…,eN T(t))T，t*表示最新触发时间；
定义一个分歧向量：
Figure BDA00032270695200001015
可以验证δ(t)满足如下动力学方程：
Figure BDA00032270695200001016
其中，1N表示元素全为1的列向量，In表示n*n的单位矩阵，r＝[r1,...,rN]T是与零特征值相关的系统拉普拉斯矩阵的左特征向量，且满足
Figure BDA0003227069520000111
计算出0是In-1NrT的一个特征值，1N为它的右特征向量且1为重数N-1的特征值；
由公式(13)可知当且仅当x1(t)＝...＝xN(t)时δ(t)＝0Nn，所以多智能体多智能体一致性被转换成δ(t)的稳定性；
定义一个新的向量：
Figure BDA0003227069520000112
其中，ε2-N(t)∈C(N-1)n，ε1(t)∈Cn
类似的，ε(t)满足如下方程：
Figure BDA0003227069520000113
而且
Figure BDA0003227069520000114
ε2-N(t)满足如下公式：
Figure BDA0003227069520000115
其中，
Figure BDA0003227069520000116
Y∈RN×(N-1),W∈R(N-1)×N,T∈RN×N,Δ∈R(N-1)×(N-1),T＝[1Y],T-1＝[rT W]T,
Figure BDA0003227069520000117
JL为拉普拉斯矩阵L的Jordan标准型；
由Π的定义可知，如果所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，则矩阵Π为赫尔维兹矩阵且Re(λi(Π))<0；因为智能体i的误差会在触发时刻进行置零，所以
Figure BDA0003227069520000119
在下一触发时刻前始终满足；因此
Figure BDA0003227069520000118
且无穷时刻||e2-N(t)||→0；下一触发时刻到来之前e是始终小于所设定阈值的，而且随着时间增加误差范数逐渐趋近于0；由公式(15)得到ε2-N(t)趋近于0，然后得到分歧向量在所有初始条件下收敛为0，即可以得到智能体达成一致。
本发明的优点在于：
本发明的技术方案通过设计的一种基于离散数据的自触发控制方案，实现了混合微电网之间精确的有功功率分配，通过引入一种自触发机制，显著降低通信资源的浪费并实现混合微电网之间的有功功率分配，使智能体仅在必要时刻进行控制更新，在最终几乎不影响性能的前提下显著降低资源的使用，避免了高频率采样造成的资源浪费；本发明的技术方案在有功功率分配、节省通信资源等方面都具有重要的应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例一的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法的流程图；
图2是本发明实施例一的互联微电网归一化后的下垂曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
实施例一
如图1所示，基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，包括以下步骤：
1、对不同量纲的下垂控制方程进行归一化处理
在交流和直流混合微电网之间的功率分配问题中，微电网是通过互联变流器互连的，为实现直流电网和交流电网之间的电力平稳交换和系统在各种发电和负荷条件下的稳定运行，采用归一化下垂控制方案对交直流微电网的下垂特性进行统一控制，来解决不同垂直轴分别标记为交流和直流子电网的频率和电压这一量纲问题，实现交直流微电网和直流微电网的功率分配。通过采用公式(1)中进行归一化使它们达到共同量纲。其中直流子网和交流子网的下垂控制方程如公式(2)所示。为了简单易读，将公式(2)中的下垂方程统一重写为公式(3)的形式。归一化后，两个子网的下垂特征可以放在具有共同垂直和水平轴的同一个图上。将分布式电源下垂控制原理应用于混合微电网中，当式(4)成立时意味着所有微电网可以实现有功功率分配。将此方法应用于混合微电网，即保持Vdc,pu＝fpu。归一化后的下垂特性曲线如图2所示。
Figure BDA0003227069520000131
其中，fp.u.表示归一化后的交流微电网频率；f表示交流微电网频率；fmax为交流微电网频率最大允许值；fmin为交流微电网频率最小允许值；Vdc,p.u.表示归一化后的直流微电网电压；Vdc表示直流微电网电压；Vdc,max为直流微电网电压最大允许值；Vdc,min为直流微电网电压最小允许值；
Figure BDA0003227069520000132
其中，fk,pu和Vdc,k,pu分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压(交流微电网中有功功率只与频率有关，直流微电网中有功功率只与电压有关)，k代表第k个微电网；pu代表单位值，表示已经归一化处理；
Figure BDA0003227069520000133
和
Figure BDA0003227069520000134
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压的标称值，gac,k、gdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的下垂增益，Pac,k和Pdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的实际有功功率，
Figure BDA0003227069520000135
和
Figure BDA0003227069520000136
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的额定有功功率；
Figure BDA0003227069520000137
为了简化和美观，将(2)写为(3)形式，其中xk，
Figure BDA0003227069520000138
gk，Pk，
Figure BDA0003227069520000139
含义与公式(2)中的参数的含义一一对应；
x1＝...＝xk＝...＝xN (4)
当公式(4)成立时，微电网即可实现有功功率分配。
2、利用多智能体一致理论构造一阶动态方程
由步骤1可知要想实现互联微电网中有功功率分配其实就是要使得公式(4)成立。为了实现微网之间这种比例功率的分配，可以根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL控制变流器适当调节变流器所连接的微网之间的双向有功功率PIC,i，其中微电网功率供需平衡方程如公式(5)所示。因此，关键问题是各个互联变流器如何根据实际情况确定应转移的有功功率的合适量。提出了一种分布式控制方案来调节有功功率PIC，构造如式(6)所示的多智能体动力学方程(通信拓扑为连通图，即任一智能体都存在路径到达其他智能体)：
Figure BDA0003227069520000141
相当于通过互联变流器连接的微电网的功率守恒方程，其中，Pk代表该微电网所发出的全部功率，PLk是第k个直流微电网或者交流微电网的负载有功功率，
Figure BDA0003227069520000142
是连接到第k个微电网的互联变流器所组成的一个集合，PILC,i是互联变流器i传输的有功功率，通过互联变流器进行所连接微电网之间的双向有功功率传输，最终达到微电网供需平衡(微电网发出的功率可能比该微电网中负载需求功率多也可能比需求少，因为存在电网间的功率传输)。
Figure BDA0003227069520000143
其中，xi(t)为第i个智能体的状态值，ui(t)表示智能体的控制输入，因此目标是使得在t→∞时各智能体状态趋于一致。这个问题现在变成了一个多智能体系统的一阶线性积分问题，为了达到系统(6)的一致性利用微电网的有功功率分配偏差构造辅助控制输入公式(7)。
智能体i的动力学方程中ui(t)代表该智能体的控制输入，可以根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL控制变流器进而调节变流器所连接的微网之间的双向有功功率，xi(t)为第i个智能体状态，A、B是已知常数矩阵。
Figure BDA0003227069520000144
其中，xi(t)＝xk-xp且(A，B)是稳定的；公式(7)为智能体的控制输入，用来更新智能体状态；xi(t)和xj(t)分别是智能体i与它的邻居的状态，aij为邻接矩阵元素，当智能体i和智能体j连接时，aij＝aji＝1，K为反馈增益矩阵，c为耦合增益。
3、基于自触发机制的一致性控制
由步骤2可知智能体的控制输入需要采用连续通信，这在实际应用中往往是不可取也没必要的，连续的通信对各子网进行更新会导致较重的通信负担造成大量的资源浪费。实际上为了实现有功功率分配，周期采样方案中的许多采样可能是冗余的。通过对采样策略的合理设计可以在不影响功率分配效果甚至准确度的前提下，将状态采样的频率降低到较低的水平。近年来，自触发控制方法被广泛应用于控制系统中，以减少通信和计算的工作量，为此引入了一种基于自触发机制的控制策略来减少这一问题，基于自触发的一致性协议如公式(8)所示。自触发控制作为一种非均匀采样控制技术，在显著节省带宽和信号处理资源的使用的同时可以获得令人满意的性能。基于这一观察结果，定义智能体i的测量误差如公式(9)所示，并设计一个合适的触发函数如公式(10)，下一触发时刻可以在当前触发时刻是被提前确定，无需对状态进行监控，并使得触发时刻误差重新置零进而进行下一周期的运行。
Figure BDA0003227069520000151
公式(8)为自触发下的控制协议，这里引入矩阵指数函数eA(t)是用来估计智能体当前状态，一个周期内控制输入保持不变，直到到达下一次触发时刻或者收到邻居信号进行检查后发现违反触发条件时才会进行更新，进而调节智能体i的状态；
Figure BDA0003227069520000152
其中，ei(t)表示离散时刻(最新触发时刻进行采样的状态，在下一次触发时刻到达之前保持不变)与连续时刻(实时)状态的误差；
Figure BDA0003227069520000153
其中，
Figure BDA0003227069520000154
所设计的触发函数，用来判断什么时候进行下一次触发，c1>0，
Figure BDA0003227069520000155
是一个待定的常数。ξi可以由智能体i在时刻
Figure BDA0003227069520000156
求得。求解公式(10)得到其解为
Figure BDA0003227069520000157
注意到
Figure BDA0003227069520000158
在触发时刻
Figure BDA0003227069520000159
对于智能体i都是已知的，则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure BDA00032270695200001510
各单位后，即
Figure BDA00032270695200001511
智能体i的第ki次触发时刻为
Figure BDA00032270695200001512
此时状态如公式(11)所示：
Figure BDA00032270695200001513
其中，
Figure BDA0003227069520000161
Figure BDA0003227069520000162
公式(11)根据上面的变换计算而来；求解方程(10)可以得到其解为
Figure BDA0003227069520000163
则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure BDA0003227069520000164
各单位后，即
Figure BDA0003227069520000165
对智能体i而言，当时刻满足
Figure BDA0003227069520000166
时，如果智能体i的邻居发生触发则i会接收到邻居传来的信号并且对自身进行检查判断是否进行控制输入更新；如果在此时间间隔内没有接收到邻居传来的信息则一直保持直至到达自己的触发时刻为止。
4、系统一致性分析
结合公(6)和公(8)可以得到：
Figure BDA0003227069520000167
其中，x(t)表示堆栈向量，x(t)＝(x1 T(t),…,xN T(t))T，
Figure BDA0003227069520000168
e(t)＝(e1 T(t),…,eN T(t))T，t*表示最新触发时间；
定义一个分歧向量：
Figure BDA0003227069520000169
可以验证δ(t)满足如下动力学方程：
Figure BDA00032270695200001610
其中，1N表示元素全为1的列向量，In表示n*n的单位矩阵，r＝[r1,...,rN]T是与零特征值相关的系统拉普拉斯矩阵的左特征向量，且满足
Figure BDA00032270695200001611
计算出0是In-1NrT的一个特征值，1N为它的右特征向量且1为重数N-1的特征值；
由公式(13)可知当且仅当x1(t)＝...＝xN(t)时δ(t)＝0Nn，所以多智能体多智能体一致性被转换成δ(t)的稳定性；
定义一个新的向量：
Figure BDA0003227069520000171
其中，ε2-N(t)∈C(N-1)n，ε1(t)∈Cn，
类似的，ε(t)满足如下方程：
Figure BDA0003227069520000172
而且
Figure BDA0003227069520000173
ε2-N(t)满足如下公式：
Figure BDA0003227069520000174
其中，
Figure BDA0003227069520000175
Y∈RN×(N-1),W∈R(N-1)×N,T∈RN×N,Δ∈R(N-1)×(N-1),T＝[1Y],T-1＝[rT W]T,
Figure BDA0003227069520000176
JL为拉普拉斯矩阵L的Jordan标准型。
由Π的定义可知，如果所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，则矩阵Π为赫尔维兹矩阵且Re(λi(Π))<0；因为智能体i的误差会在触发时刻进行置零，所以
Figure BDA0003227069520000177
在下一触发时刻前始终满足；因此
Figure BDA0003227069520000178
且无穷时刻||e2-N(t)||→0；
下一触发时刻到来之前e是始终小于所设定阈值的，而且随着时间增加误差范数逐渐趋近于0；由公式(15)可以得到ε2-N(t)趋近于0，然后可以得到分歧向量在所有初始条件下收敛为0，即可以得到智能体达成一致；如果不是所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，可知随着时间趋近于无穷ε2-N(t)也趋近于无穷，即分歧变量也趋近于无穷，所以智能体无法达到一致。
本发明实施例的技术方案在混合微电网之间实现了精确的有功功率分配，使用了基于多智能体分布式一致的方法，每个互联变流器被视为一个只需要知道其自己以及邻居信息的智能体，采用协同方式来调节微电网之间双向传输的有功功率，进而实现合理地有功功率分配。为了实现有功功率分配，周期采样方案中的许多采样可能是冗余的，造成大量通信资源的浪费，通过引入自触发机制可以在不影响功率分配的前提下减少通信次数，大大减少了资源浪费。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，并将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配；
S2、利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程；
S3、引入自触发机制，使得各智能体只在满足一定条件下才进行控制输入的更新以及将自身信息传递给邻居智能体；
S4、设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致。
2.根据权利要求1所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，其特征在于，步骤S1中所述的对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，并将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配，具体为：
采用公式(1)中进行归一化使它们达到共同量纲：
Figure FDA0003227069510000011
其中，fp.u.表示归一化后的交流微电网频率；f表示交流微电网频率；fmax为交流微电网频率最大允许值；fmin为交流微电网频率最小允许值；Vdc,p.u.表示归一化后的直流微电网电压；Vdc表示直流微电网电压；Vdc,max为直流微电网电压最大允许值；Vdc,min为直流微电网电压最小允许值；
直流子网和交流子网的下垂控制方程如公式(2)所示：
Figure FDA0003227069510000012
其中，fk,pu和Vdc,k,pu分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压(交流微电网中有功功率只与频率有关，直流微电网中有功功率只与电压有关)，k代表第k个微电网；pu代表单位值，表示已经归一化处理；
Figure FDA0003227069510000021
和
Figure FDA0003227069510000022
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压的标称值，gac,k、gdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的下垂增益，Pac,k和Pdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的实际有功功率，
Figure FDA0003227069510000023
和
Figure FDA0003227069510000024
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的额定有功功率；
将公式(2)中的下垂控制方程统一重写为公式(3)的形式，其中xk，
Figure FDA0003227069510000025
gk，Pk，
Figure FDA0003227069510000026
含义与公式(2)中的参数的含义一一对应；
Figure FDA0003227069510000027
归一化后，两个子网的下垂特性曲线可以放在具有共同垂直和水平轴的同一坐标系上；
x1＝...＝xk＝...＝xN (4)
将分布式电源下垂控制原理应用于混合微电网中，当式(4)成立时意味着所有微电网可以实现有功功率分配。
3.根据权利要求2所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，其特征在于，步骤S2中所述的利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程，具体为：
为了在微网之间实现公式(4)的功率分配，根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL，控制变流器调节其所连接的微网之间的双向有功功率，微电网功率供需平衡方程如式(5)所示：
Figure FDA0003227069510000028
其中，Pk代表该微电网所发出的全部功率，PLk是第k个直流微电网或者交流微电网的负载有功功率，
Figure FDA0003227069510000029
是连接到第k个微电网的互联变流器所组成的一个集合，PILC,i是互联变流器i传输的有功功率；
构造如式(6)所示的多智能体动力学方程：
Figure FDA00032270695100000210
其中，xi(t)为第i个智能体的状态值，ui(t)表示智能体的控制输入，A、B是已知常数矩阵；xi(t)＝xk-xp，(A，B)是稳定的；
为了使系统达到一致，利用微电网的有功功率分配偏差构造智能体的控制输入，如公式(7)所示，用来更新智能体状态；
Figure FDA0003227069510000031
其中，xi(t)和xj(t)分别是智能体i与它的邻居的状态，aij为邻接矩阵元素，当智能体i和智能体j连接时，aij＝aji＝1，否则为零，K为反馈增益矩阵，c为耦合增益。
4.根据权利要求3所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，其特征在于，步骤S3中所述的引入自触发机制，使得各智能体只在满足一定条件下才进行更新动作，具体为：
设计基于自触发的一致性控制协议如公式(8)所示：
Figure FDA0003227069510000032
定义智能体i的测量误差如公式(9)所示：
Figure FDA0003227069510000033
其中，ei(t)表示离散时刻与连续时刻状态的测量误差；
智能体i的第ki次触发时刻为
Figure FDA0003227069510000034
此时状态如式(10)所示：
Figure FDA0003227069510000035
其中，
Figure FDA0003227069510000036
Figure FDA0003227069510000037
设计一个如公式(11)所示的触发函数，用来判断下一次触发时刻：
Figure FDA0003227069510000041
其中，c1>0，
Figure FDA0003227069510000042
是一个待定的常数；记
Figure FDA0003227069510000043
ξi可以由智能体i在时刻
Figure FDA0003227069510000044
求得；求解公式(11)得到其解为
Figure FDA0003227069510000045
注意到
Figure FDA0003227069510000046
在触发时刻
Figure FDA0003227069510000047
对于智能体i都是已知的，则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure FDA0003227069510000048
各单位后，即
Figure FDA0003227069510000049
对智能体i而言，当时刻满足
Figure FDA00032270695100000410
时，如果智能体i的邻居发生触发则i会接收到邻居传来的信号并且对自身进行检查判断是否进行控制输入更新；如果在此时间间隔内没有接收到邻居传来的信息则一直保持直至到达自己的触发时刻为止。
5.根据权利要求4所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法，其特征在于，步骤S4中所述的设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致，具体为：结合公式(6)和公式(8)得到：
Figure FDA00032270695100000411
其中，x(t)表示堆栈向量，x(t)＝(x1 T(t),…,xN T(t))T，
Figure FDA00032270695100000412
e(t)＝(e1 T(t),…,eN T(t))T，t*表示最新触发时间；
定义一个分歧向量：
Figure FDA00032270695100000413
可以验证δ(t)满足如下动力学方程：
Figure FDA00032270695100000414
其中，1N表示元素全为1的列向量，In表示n*n的单位矩阵，r＝[r1,...,rN]T是与零特征值相关的系统拉普拉斯矩阵的左特征向量，且满足
Figure FDA00032270695100000415
计算出0是In-1NrT的一个特征值，1N为它的右特征向量且1为重数N-1的特征值；
由公式(13)可知当且仅当x1(t)＝...＝xN(t)时δ(t)＝0Nn，所以多智能体多智能体一致性被转换成δ(t)的稳定性；
定义一个新的向量：
Figure FDA0003227069510000051
其中，ε2-N(t)∈C(N-1)n，ε1(t)∈Cn，
类似的，ε(t)满足如下方程：
Figure FDA0003227069510000052
而且
Figure FDA0003227069510000053
ε2-N(t)满足如下公式：
Figure FDA0003227069510000054
其中，
Figure FDA0003227069510000055
Y∈RN ×(N-1),W∈R(N-1)×N,T∈RN×N,Δ∈R(N-1)×(N-1),T＝[1 Y],T-1＝[rT W]T,
Figure FDA0003227069510000056
JL为拉普拉斯矩阵L的Jordan标准型；
由Π的定义可知，如果所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，则矩阵Π为赫尔维兹矩阵且Re(λi(Π))<0；因为智能体i的误差会在触发时刻进行置零，所以
Figure FDA0003227069510000057
在下一触发时刻前始终满足；因此
Figure FDA0003227069510000058
且无穷时刻||e2-N(t)||→0；下一触发时刻到来之前e是始终小于所设定阈值的，而且随着时间增加误差范数逐渐趋近于0；由公式(15)得到ε2-N(t)趋近于0，然后得到分歧向量在所有初始条件下收敛为0，即可以得到智能体达成一致。
6.基于自触发机制的混合微电网有功功率分配方法系统，其特征在于，包括：归一化处理模块、一阶动态方程构造模块、基于自触发机制的控制模块、系统一致性分析模块；
所述的归一化处理模块用于对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配；
所述的一阶动态方程构造模块用于利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程；
所述的基于自触发机制的控制模块，用于引入自触发机制使得各智能体只在满足条件下才进行控制输入的更新以及将自身信息传递给邻居智能体；
所述的系统一致性分析模块用于设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致。
7.根据权利要求6所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配系统，其特征在于，归一化处理模块中所述的对交流和直流微电网下垂控制进行归一化处理，将具有不同量纲的交流侧有功功率-频率下垂特性曲线和直流侧有功功率-电压特性曲线归一化到一个坐标系下，将分布式电源下垂控制应用于混合微电网有功功率分配具体为：
采用公式(1)中进行归一化使它们达到共同量纲：
Figure FDA0003227069510000061
其中，fp.u.表示归一化后的交流微电网频率；f表示交流微电网频率；fmax为交流微电网频率最大允许值；fmin为交流微电网频率最小允许值；Vdc,p.u.表示归一化后的直流微电网电压；Vdc表示直流微电网电压；Vdc,max为直流微电网电压最大允许值；Vdc,min为直流微电网电压最小允许值；
直流子网和交流子网的下垂控制方程如公式(2)所示：
Figure FDA0003227069510000062
其中，fk,pu和Vdc,k,pu分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压(交流微电网中有功功率只与频率有关，直流微电网中有功功率只与电压有关)，k代表第k个微电网；pu代表单位值，表示已经归一化处理；
Figure FDA0003227069510000063
和
Figure FDA0003227069510000064
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的频率和电压的标称值，gac,k、gdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的下垂增益，Pac,k和Pdc,k分别表示第k个交流微电网和直流微电网的实际有功功率，
Figure FDA0003227069510000071
和
Figure FDA0003227069510000072
分别表示第k个交流微电网和直流微电网的额定有功功率；
将公式(2)中的下垂控制方程统一重写为公式(3)的形式，其中xk，x* k，gk，Pk含义与公式(2)中的参数的含义一一对应；
Figure FDA0003227069510000073
归一化后，两个子网的下垂特性曲线可以放在具有共同垂直和水平轴的同一坐标系上；
x1＝...＝xk＝...＝xN (4)
将分布式电源下垂控制原理应用于混合微电网中，当式(4)成立时意味着所有微电网可以实现有功功率分配。
8.根据权利要求7所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配系统，其特征在于，一阶动态方程构造模块中所述的利用多智能体一致性理论设计出基于分布式控制的方法来调节有功功率分配，并利用混合微电网之间的有功功率分配偏差构造一阶线性积分多智能体动力学方程，具体为：
为了在微网之间实现公式(4)的功率分配，根据每个微电网在不同时间下不同负载水平PL，控制变流器调节其所连接的微网之间的双向有功功率，微电网功率供需平衡方程如式(5)所示：
Figure FDA0003227069510000074
其中，Pk代表该微电网所发出的全部功率，PLk是第k个直流微电网或者交流微电网的负载有功功率，
Figure FDA0003227069510000075
是连接到第k个微电网的互联变流器所组成的一个集合，PILC,i是互联变流器i传输的有功功率；
构造如式(6)所示的多智能体动力学方程：
Figure FDA0003227069510000076
其中，xi(t)为第i个智能体的状态值，ui(t)表示智能体的控制输入，A、B是已知常数矩阵；xi(t)＝xk-xp，(A，B)是稳定的
为了使系统达到一致，利用微电网的有功功率分配偏差构造智能体的控制输入如公式(7)所示，用来更新智能体状态；
Figure FDA0003227069510000081
其中，xi(t)和xj(t)分别是智能体i与它的邻居的状态，aij为邻接矩阵元素，当智能体i和智能体j连接时，aij＝aji＝1，否则为零，K为反馈增益矩阵，c为耦合增益。
9.根据权利要求8所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配系统，其特征在于，基于自触发机制的控制模块中所述的引入自触发机制，使得各智能体只在满足条件下才进行更新动作，具体为：
设计基于自触发的一致性控制协议如公式(8)所示：
Figure FDA0003227069510000082
定义智能体i的测量误差如公式(9)所示：
Figure FDA0003227069510000083
其中，ei(t)表示离散时刻与连续时刻状态的测量误差；
智能体i的第ki次触发时刻为
Figure FDA0003227069510000084
此时状态如式(10)所示：
Figure FDA0003227069510000085
其中，
Figure FDA0003227069510000086
Figure FDA0003227069510000087
设计一个如公式(11)所示的触发函数，用来判断下一次触发时刻：
Figure FDA0003227069510000088
其中，c1>0，
Figure FDA0003227069510000089
是一个待定的常数；记
Figure FDA00032270695100000810
ξi可以由智能体i在时刻
Figure FDA00032270695100000811
求得；求解公式(11)得到其解为
Figure FDA00032270695100000812
注意到
Figure FDA00032270695100000813
在触发时刻
Figure FDA00032270695100000814
对于智能体i都是已知的，则下一触发时刻最多在当前时刻
Figure FDA0003227069510000091
各单位后，即
Figure FDA0003227069510000092
对智能体i而言，当时刻满足
Figure FDA0003227069510000093
时，如果智能体i的邻居发生触发则i会接收到邻居传来的信号并且对自身进行检查判断是否进行控制输入更新；如果在此时间间隔内没有接收到邻居传来的信息则一直保持直至到达自己的触发时刻为止。
10.根据权利要求9所述的基于自触发机制的混合微电网有功功率分配系统，其特征在于，系统一致性分析模块中所述的设计一个分歧变量，将多智能体一致性转化为分歧变量稳定性，通过对分歧变量稳定性进行分析得到最终分歧变量收敛于0，即多智能体系统状态达成一致，具体为：结合公式(6)和公式(8)得到：
Figure FDA0003227069510000094
其中，x(t)表示堆栈向量，x(t)＝(x1 T(t),…,xN T(t))T，
Figure FDA0003227069510000095
e(t)＝(e1 T(t),…,eN T(t))T，t*表示最新触发时间；
定义一个分歧向量：
Figure FDA0003227069510000096
可以验证δ(t)满足如下动力学方程：
Figure FDA0003227069510000097
其中，1N表示元素全为1的列向量，In表示n*n的单位矩阵，r＝[r1,...,rN]T是与零特征值相关的系统拉普拉斯矩阵的左特征向量，且满足
Figure FDA0003227069510000098
计算出0是In-1NrT的一个特征值，1N为它的右特征向量且1为重数N-1的特征值；
由公式(13)可知当且仅当x1(t)＝...＝xN(t)时δ(t)＝0Nn，所以多智能体多智能体一致性被转换成δ(t)的稳定性；
定义一个新的向量：
Figure FDA0003227069510000099
其中，ε2-N(t)∈C(N-1)n，ε1(t)∈Cn
类似的，ε(t)满足如下方程：
Figure FDA00032270695100000910
而且
Figure FDA0003227069510000101
满足如下公式：
Figure FDA0003227069510000102
其中，
Figure FDA0003227069510000103
Y∈RN ×(N-1),W∈R(N-1)×N,T∈RN×N,Δ∈R(N-1)×(N-1),T＝[1Y],T-1＝[rT W]T,
Figure FDA0003227069510000104
JL为拉普拉斯矩阵L的Jordan标准型；
由Π的定义可知，如果所有的矩阵A+cλi(L)BK均为赫尔维兹矩阵(其中λi(L)≠0)，则矩阵Π为赫尔维兹矩阵且Re(λi(Π))<0；因为智能体i的误差会在触发时刻进行置零，所以
Figure FDA0003227069510000105
在下一触发时刻前始终满足；因此
Figure FDA0003227069510000106
且无穷时刻||e2-N(t)||→0；下一触发时刻到来之前e是始终小于所设定阈值的，而且随着时间增加误差范数逐渐趋近于0；由公式(15)得到ε2-N(t)趋近于0，然后得到分歧向量在所有初始条件下收敛为0，即可以得到智能体达成一致。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115360772A (zh) * 2022-03-23 2022-11-18 中国电力科学研究院有限公司 电力系统有功安全校正控制方法、系统、设备及存储介质

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150295581A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Nec Laboratories America, Inc. Distributed Cooperative Control for Microgrid Resynchronization and Reconnection
CN108039726A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 国网山东省电力公司德州供电公司 一种基于多智能体系统的能源局域网分布式协同控制方法
CN108512253A (zh) * 2018-05-18 2018-09-07 安徽大学 基于动态事件触发机制的微电网的分布式协同控制方法
CN109494746A (zh) * 2018-11-08 2019-03-19 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 基于改进自适应下垂控制的孤岛交直流混联微电网潮流计算方法
US20190103743A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Systems and Methods for Distributed Synchronization of Micro-grids with Multiple Points of Interconnection
CN110297497A (zh) * 2019-06-11 2019-10-01 沈阳航空航天大学 网络攻击下基于混合触发机制的多智能体系统一致性的控制方法
CN110544961A (zh) * 2019-09-04 2019-12-06 河海大学 一种孤网型交直流混联微电网动态经济调度方法
CN110611333A (zh) * 2019-11-11 2019-12-24 燕山大学 一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法
CN112909954A (zh) * 2020-12-30 2021-06-04 燕山大学 一种基于生成对抗神经网络的微电网分层控制策略

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150295581A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Nec Laboratories America, Inc. Distributed Cooperative Control for Microgrid Resynchronization and Reconnection
US20190103743A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Systems and Methods for Distributed Synchronization of Micro-grids with Multiple Points of Interconnection
CN108039726A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 国网山东省电力公司德州供电公司 一种基于多智能体系统的能源局域网分布式协同控制方法
CN108512253A (zh) * 2018-05-18 2018-09-07 安徽大学 基于动态事件触发机制的微电网的分布式协同控制方法
CN109494746A (zh) * 2018-11-08 2019-03-19 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 基于改进自适应下垂控制的孤岛交直流混联微电网潮流计算方法
CN110297497A (zh) * 2019-06-11 2019-10-01 沈阳航空航天大学 网络攻击下基于混合触发机制的多智能体系统一致性的控制方法
CN110544961A (zh) * 2019-09-04 2019-12-06 河海大学 一种孤网型交直流混联微电网动态经济调度方法
CN110611333A (zh) * 2019-11-11 2019-12-24 燕山大学 一种考虑通信问题的孤岛微电网分布式协调控制方法
CN112909954A (zh) * 2020-12-30 2021-06-04 燕山大学 一种基于生成对抗神经网络的微电网分层控制策略

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANAS ALSEYAT; MD HABIB ULLAH; JAE-DO PARK: "Multi-Agent System-Based Plug-and-Play Energy Management System for DC Microgrids", 2020 52ND NORTH AMERICAN POWER SYMPOSIUM (NAPS), 21 June 2021 (2021-06-21), pages 1 *
周烨;汪可友;李国杰;韩蓓;刘召杰;: "基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略", 电力系统自动化, no. 11, 10 June 2017 (2017-06-10), pages 142 - 149 *
夏倩倩;刘开恩;纪志坚;: "基于二阶邻居事件触发多智能体系统的一致性", 智能系统学报, no. 06, 31 December 2017 (2017-12-31), pages 833 - 840 *
孙亚斌，刘开恩，张圆圆: "基于二阶邻居事件触发智能体系统二分一致性", 青岛大学学报（工程技术版）, no. 2019, 28 February 2019 (2019-02-28), pages 15 - 21 *
马良，许刚: "DoS攻击下基于自触发一致性的微电网电压无功控制", 计算机工程, no. 2020, 15 September 2020 (2020-09-15), pages 298 - 305 *
黄红伟;黄天民;吴胜;周坤;: "基于事件触发的二阶多智能体领导跟随一致性", 控制与决策, no. 05, 31 May 2016 (2016-05-31), pages 835 - 841 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115360772A (zh) * 2022-03-23 2022-11-18 中国电力科学研究院有限公司 电力系统有功安全校正控制方法、系统、设备及存储介质
CN115360772B (zh) * 2022-03-23 2023-08-15 中国电力科学研究院有限公司 电力系统有功安全校正控制方法、系统、设备及存储介质

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