JP2019071779A - 電力管理制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】配電システムの電気負荷および電源の分散管理のために双対分解法を使用する電力管理制御システムを提供する。【解決手段】配電システムを制御するためのシステムは、複数のサブシステムのそれぞれについて第１の期間中の電力の割振りを決定するように構成されたシステムコントローラと、システムコントローラに通信可能に結合されたサブシステムコントローラを含む。サブシステムコントローラは、あるデバイスに関連付けられており、システムコントローラからそのデバイスのための電力の割振りを示す電力割振りデータとデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取り、電力割振りデータ、動作要求データ、およびデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて、第２の期間のためにデバイスの動作のモデルを生成する。また、システムコントローラに第２の期間中のデバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを伝える。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、ビークルの電力管理制御システムに関する。

ビークルの電力システムの主な機能は、パワー（例として、電気）を生成、調整し、ビークルシステムに分配することである。また、ビークルの電力システムは、障害および他の偶発事態がある際に安全の保証をもたらすように構成されてもよい。負荷およびシステム管理は、ビークル電力サブシステムの数が増大するにつれて、ますます複雑になる。

複雑なシステム（すなわち、多数の独立した負荷を有するシステム）については、所与の時間での電力需要は予測するのが困難である。ある種の従来の制御方法は、発電ユニットの能力に焦点を合わせ、過負荷状態を回避するための、また優先順位の高い負荷に対するサービスを維持するための手段として、負荷制限を使用している。負荷制限を実施するためには、優先順位リストに従って負荷を「ランク分け」することができ、過負荷状態がある、または差し迫っているとき、優先順位リストに基づいて１つまたは複数の負荷を制限する（たとえば、落とす、またはシャットダウンする）ことができる。負荷制限は、実施するのが容易であり、ほとんど計算のオーバーヘッドを必要としないが、負荷制限プロセスが単純であるため、特定の時間にビークルの電力システムによって動作される負荷および電源の構成は、最適に及ばないものになり得る。これらの問題などに応えて、本開示が提供される。

したがって、本開示は、次世代の「より電気的な」航空機電力システムなど電力システム（たとえば、配電システム）の電気負荷および電源の分散管理のために双対分解法を使用する電力管理制御システムを提供する。この電力管理制御システムは、ある有限計画期間にわたる電力システムの全エネルギー使用量を、電力システムの各ユニット（たとえば、サブシステムまたはデバイス）ごとの１つまたは複数の部分問題（たとえば、計算）として扱うスケーラブルな手法を使用する。各ユニットごとの部分問題は、たとえば最短経路アルゴリズムを介して個々に解かれ、その後、劣勾配更新規則など代数的更新規則を使用して調整され、電源および負荷の割振りを反復的に得る。このようにして得られた電源および負荷の割振りは、最適または近最適なものとなり得る。したがって、この電力管理制御システムは、異なる挙動をそれぞれが有する複数のユニット（たとえば、電源デバイス、負荷デバイス、またはそれらの組合せ）を、それらのユニットのすべてをまとめて効率的に動作させるように調整することができる。

たとえば、電力システムの負荷および電源をスケジュールするために、各電源デバイスについて電力を生成する運転コスト、および／または各負荷デバイスを動作させることの効用（または負のコスト）を数学的にモデル化する（たとえば、表す）コスト−効用関数（たとえば、数学的構造）が生成される。コスト−効用関数は、運転コストおよび発電コストを低減し、同時に電力システムの効用（たとえば、機能）を増大するように設計される。電力システムのユニットすべてに関するコスト−効用関数が組み合わされ、電力システム内のユニットすべての動作を有限計画期間にわたって釣り合わせる（たとえば、最適化する）。

この電力管理制御システムは、システムコントローラと、１つまたは複数のサブシステム（またはデバイス）コントローラとを含むことができる。各デバイスごとのコスト−効用関数は、対応するサブシステムコントローラに分散させることができる。各サブシステムコントローラは、システムコントローラから、割り振られた電力の量を示すデータを受け取る。サブシステムコントローラは、割り振られた電力を示すデータを入力として使用し、たとえば最短経路技法を使用してそのコスト−効用関数を解き、１つまたは複数の関連付けられたデバイス（たとえば、電源デバイス、負荷デバイス、またはそれらの組合せ）の動作をスケジュールする。システムコントローラは、各コスト−効用関数の指示を受け取り、劣勾配更新規則を使用し、１つまたは複数のデバイスの電力の割振りを決定および更新する。

代替の実施形態では、システムコントローラは、たとえば最短経路技法を使用して各サブシステムまたはデバイスごとのコスト−効用関数を解き、最短経路解のそれぞれに基づいて劣勾配更新規則に従ってサブシステムコントローラに１つまたは複数のコマンドを発行する。

一実施形態では、システムが、複数のサブシステムのそれぞれについて第１の期間中の電力の割振りを決定するように構成されたシステムコントローラを含む。また、このシステムは、システムコントローラに通信可能に結合されたサブシステムコントローラを含む。サブシステムコントローラは、あるデバイスに関連付けられており、システムコントローラから、そのデバイスのための電力の割振りを示す電力割振りデータ（ｐｏｗｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｄａｔａ）を受け取るように構成されている。さらに、サブシステムコントローラは、デバイスを動作させるための要求を示す動作要求データ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔ ｄａｔａ）を受け取り、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて、第２の期間のためにデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成するように構成されている。また、サブシステムコントローラは、第２の期間の前に、システムコントローラに、第２の期間中のデバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データ（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｄｅｍａｎｄ ｄａｔａ）を伝えるように構成されている。

他の実施形態では、方法が、複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定するステップを含む。複数のサブシステムのそれぞれは、少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている。また、この方法は、複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータを生成するステップと、その特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取るステップとを含む。また、この方法は、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいてデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成するステップを含む。さらに、この方法は、デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを識別するステップを含む。

他の実施形態では、非一時的なコンピュータ可読媒体が、プロセッサによって実行されたときプロセッサに、複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定させる命令を含む。複数のサブシステムのそれぞれは、少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている。また、これらの命令は、プロセッサに、複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータを生成させる。また、これらの命令は、プロセッサに、その特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取らせ、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいてデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成させる。さらに、これらの命令は、プロセッサに、デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを識別させる。

本開示の一態様によれば、複数のサブシステムのそれぞれについて第１の期間中の電力の割振りを決定するように構成されたシステムコントローラと、システムコントローラに通信可能に結合されたサブシステムコントローラとを備え、サブシステムコントローラが、あるデバイスに関連付けられており、サブシステムコントローラが、システムコントローラから、そのデバイスのための電力の割振りを示す電力割振りデータを受け取り、デバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取り、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて、第２の期間のためにデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成し、第２の期間の前に、システムコントローラに、第２の期間中のデバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを伝えるように構成されている、システムが提供される。本発明のシステムのデバイスは、電源デバイス、負荷デバイス、およびそれらの組合せのうちの１つを含むことが有利である。本発明のシステムのサブシステムコントローラは、複数のデバイスに関連付けられ、サブシステムコントローラは、対応するコスト−効用関数を使用して、複数のデバイスのそれぞれの動作を制御することが有利である。本発明のシステムのシステムコントローラは、劣勾配最適化プロセスを使用して電力の割振りを決定し、サブシステムコントローラは、最短経路アルゴリズムを使用してデバイスの予測電力需要データを決定することが有利である。好ましくは、本発明のシステムの最短経路アルゴリズムは、デバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて、現在の動作状態から動作要求データによって示される所望の動作状態までの最低コストの経路を推定するように構成されており、最低コストの経路のコストは、少なくとも部分的には電力割振りデータに基づいて推定される。本発明のシステムのシステムコントローラおよびサブシステムコントローラは、航空機の配電システムに含まれ、第２の期間は、第１の期間の後に発生することが有利である。さらに、本発明のシステムのシステムコントローラは、第１の期間中にすべての負荷によって消費される全電力についての上方電力需要制約（ｕｐｐｅｒ ｐｏｗｅｒ ｄｅｍａｎｄ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）、１つまたは複数の負荷のそれぞれに関連する下方電力需要限界（ｌｏｗｅｒ ｐｏｗｅｒ ｄｅｍａｎｄ ｂｏｕｎｄ）、ならびに１つまたは複数の電源のそれぞれに関連する上方電力出力境界（ｕｐｐｅｒ ｐｏｗｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｂｏｕｎｄ）に支配される複数のサブシステムに電力を割り振るように構成されることが有利である。本発明の複数のサブシステムのそれぞれは、第１の期間中に予め定義された制約内でその動作が任意選択であるスケジュール可能ユニットに対応し、システムコントローラは、第１の期間中にその動作が任意選択ではない１つまたは複数の非スケジュール可能ユニットについて第１の期間中の電力の割振りを決定するようにさらに構成されることが有利である。好ましくは、本発明のシステムコントローラによって決定される非スケジュール可能ユニットは、飛行安全システムを含み、本発明の複数のサブシステムのスケジュール可能ユニットは、コンビニエンスシステムを含む。

本開示の他の態様によれば、複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定するステップであって、複数のサブシステムのそれぞれが、少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている、ステップと、複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータを生成するステップと、その特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取るステップと、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいてデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成するステップと、デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを識別するステップとを含む方法が提供される。複数のサブシステムのそれぞれについての電力の割振りは、予測電力需要データに応答して更新されることが有利である。生成されると予測される全電力は、１つまたは複数の電源デバイスに基づいて決定されることが有利である。消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力に等しいかどうかが、識別された予測電力需要データに基づいて決定されることが有利である。好ましくは、消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力に等しくないとき、供給される電力の量を増大するように電源デバイスが開始されるか、または負荷デバイスへの電力の割振りが低減される。動作要求データは、デバイスに関連する動作設定点を示すユーザ入力を介して受け取られることが有利である。

本開示の他の態様によれば、プロセッサによって実行されたときプロセッサに、少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定させ、複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータを生成させ、その特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取らせ、電力割振りデータ、動作要求データ、およびそのデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいてデバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成させ、デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを識別させる命令を含む非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。非一時的なコンピュータ可読媒体では、電力の割振りが、複数の電源デバイスの動作制約に基づいて決定されることが有利である。非一時的なコンピュータ可読媒体では、これらの命令は、プロセッサによって実行されたときプロセッサに、複数のサブシステムコントローラから予測電力需要データを受け取らせ、サブシステムコントローラのそれぞれは、複数のサブシステムの１つに関連付けられており、また、受け取られた予測電力需要データに基づいて、消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力以下であるかどうか判定させることが有利である。好ましくは、非一時的なコンピュータ可読媒体では、これらの命令は、プロセッサによって実行されたときプロセッサに、消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力以下でないとき、予測電力需要データに応答して、複数のサブシステムのそれぞれについての電力の割振りを更新させる。あるいは、非一時的なコンピュータ可読媒体では、これらの命令は、プロセッサによって実行されたときプロセッサに、消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力以下であるとき、複数のサブシステムのそれぞれについての電力の割振りを維持させる。

開示されている実施形態の少なくとも１つによってもたらされる１つの特定の利点は、電力システムの１つまたは複数のデバイス（たとえば、航空機など自蔵式の電力システム）を電力管理制御システムによってスケジュールすることができることである。電力管理制御システムは、１つまたは複数のコスト−効用関数を電力管理制御システムのサブシステムコントローラに分配し、複数のサブシステムコントローラにわたって計算の並列化を可能にすることができ、これは、計算時間をより速くし、スケーラビリティを高め、システムのモジュール性をもたらすことができる。

述べた特徴、機能、および利点は、様々な実施形態において独立して達成することができ、以下の説明および図面を参照してそのさらなる詳細が開示される他の実施形態において組み合わせることができる。

電力管理制御システムの特定の一実施形態の図である。 電力システムを制御する方法の第１の特定の実施形態の図である。 最短経路図の例示的な一表現の、第１の例示的な実施形態の図である。 最短経路図の例示的な一表現の、第２の例示的な実施形態の図である。 最短経路図の例示的な一表現の、第３の例示的な実施形態の図である。 電力システムのスケジュールされた負荷を表すグラフである。 電力システムを制御する方法の第２の特定の実施形態の図である。 電力管理制御システムのコントローラなど計算システムの特定の一実施形態の図である。

配電システムの電力管理制御システムは、各発電ユニット（たとえば、電源デバイス）および負荷ユニット（たとえば、負荷デバイス）についてスケジュールおよびコミットメントレベルを決定するように動作することができる。たとえば、電力管理制御システムは、１つまたは複数の発電ユニットまたは負荷ユニットに関連付けられた上位層（たとえば、グローバルオプティマイザ）およびより低い層（たとえば、ローカルプロセッサ）として構造化することができる。電力管理制御システムのシステムコントローラ（たとえば、グローバルオプティマイザ）は、発電ユニットのランニング（たとえば、運転）コストが削減され、負荷ユニットの効用が高められるように、配電システムの電力リソースを決定し割り振ることができる。

総電力バランス（たとえば、全消費電力以上である全発電電力）を維持するために、各発電ユニット（たとえば、電源デバイス）および各動作ユニット（たとえば、負荷デバイス）に関連付けられたサブシステムコントローラは、それぞれの発電ユニットまたは動作ユニットを表す数学的関数に基づいて、各ユニットのそれ自体の動作制約に従って、計算を実施し、各ユニットを動作させることができる。このようにして、計算（たとえば、処理計算）が、配電システムの複数のユニット（たとえば、電源デバイスおよび／または負荷デバイス）にわたって並列化され分散される。各サブシステムコントローラは、計算結果（たとえば、解情報）をシステムコントローラに伝えることができる。特定の実施形態では、伝えられる計算結果が予測電力需要データを含み、システムコントローラは、予測電力需要データを複数のサブシステムコントローラのそれぞれから受け取る。システムコントローラは、計算結果を組み合わせ、サブシステムコントローラに伝えるべき配電システムの電力リソースの、更新された割振りを決定する。たとえば、システムコントローラは、配電システムの負荷によって第１の期間中に消費される全電力（たとえば、上方電力需要制約）、配電システムの１つまたは複数の負荷のそれぞれに関連する電力需要（たとえば、下方電力需要境界）、および配電システムの１つまたは複数の電源のそれぞれに関連する電力出力（たとえば、上方出力境界）に基づいて電力を割り振る（または電力の割振りを更新する）ことができる。

図１は、電力システム１００の特定の実施形態を示す。電力システム１００は、配電システム１０２を含むことができる。配電システム１０２は、航空機、船、自動車、衛星、または別の実質的に自蔵式の電力システム（たとえば、石油プラットフォーム）など、ビークルの電力システムを含み得る。配電システム１０２は、電力管理制御システム１０４と、１つまたは複数のデバイス１４０〜１４８と、クロック１６０とを含むことができる。電力管理制御システム１０４は、１つまたは複数のデバイス１４０〜１４８のそれぞれに通信可能に結合されてよい。電力管理制御システム１０４は、デバイス１４０〜１４８を管理するように構成され、それにより配電システム１０２の負荷および電源が過負荷状態を回避しリソースを効率的に使用するように管理および制御されるようにすることができる。

デバイス１４０〜１４８は、電源デバイス、負荷デバイス、またはそれらの組合せを含み得る。たとえば、デバイス１４０は、エンジン駆動交流（ＡＣ）発電機、補助電源ユニット（ＡＰＵ）、バッテリ、外部電力、燃料電池またはキャパシタ（たとえば、スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタ）など非従来型の発電源など、電源デバイスを含み得る。

他の例として、デバイス１４２は、調理室ユニット（たとえば、オーブン、電子レンジ、冷蔵庫、コーヒーメーカなど）、環境制御システム、乗客用娯楽システム、除氷システム、アクチュエータ、照明システム、アビオニクス、加熱、飛行安全システム、飛行制御システムなど、負荷デバイスを含み得る。負荷デバイスの数および負荷デバイスのタイプは、配電システム１０２の様々なタイプ間で変わり得ることを理解されたい。たとえば、航空機の配電システムは、自動車の配電システムより多い、少ない、またはそれとは異なる負荷デバイスまたは電源デバイスを含むことがある。

１つまたは複数のデバイス１４０〜１４８は、デバイス１４０〜１４８の所望の動作に関連する要求を受け取ることができる。たとえば、デバイス１４８は、デバイス１４８の機能に関連する特定の動作を実施するようにデバイス１４８に要求する要求１６２を受け取ることができる。特定の実施形態では、要求１６２は、デバイスに関連する動作設定点（たとえば、動作パラメータまたは所望の動作特性）を含む。要求１６２は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）などデバイス１４８のユーザインターフェースで受け取られても（たとえば、ユーザ入力）、デバイス１４８の通常動作の一部としてデバイス１４８によって生成されても、別のデバイス（たとえば、デバイス１４０）から受け取られても、デバイス１４８に関連付けられたサブシステムコントローラ（たとえば、サブシステムコントローラ１３２）によって生成されてもよい。要求１６２は、サブシステムコントローラ１３２がデバイス１４８の動作をスケジュールしようと試みることができるように、サブシステムコントローラ１３２に転送することができる。

配電システム１０２では、一部の負荷がスケジュールされ（たとえば、スケジュール可能ユニット）、一部の負荷がスケジュールされない可能性がある（たとえば、非スケジュール可能ユニット）。たとえば、スケジュールされない可能性がある負荷（たとえば、非スケジュール可能負荷）は、制御システム（たとえば、飛行制御）、安全システム（たとえば、生命維持システム、非常用照明、飛行安全システム、エアバッグシステム）など、決定的に重要な負荷を含む。スケジュール可能負荷は、ある種の環境システム、調理室ユニット、娯楽システム、コンビニエンスシステムなど、電力システム１００の動作にとって決定的に重要なものではないとみなされる負荷を含み得る。

電力管理制御システム１０４は、システムコントローラ１１０と、１つまたは複数のサブシステムコントローラ１３０〜１３２とを含むことができる。システムコントローラ１１０は、サブシステムコントローラ１３０〜１３２のそれぞれに結合されてよい。また、システムコントローラ１１０は、デバイス１４０〜１４８に直接、またはサブシステムコントローラ１３０〜１３２の１つを介して結合されてよい。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０、デバイス１４０〜１４８、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、またはそれらの組合せが、通信バス（図示せず）を介して通信可能に結合される。通信バスは、有線通信バス、無線通信バス、またはそれらの組合せを含み得る。

システムコントローラ１１０は、プロセッサ１１２と、メモリ１１４とを含むことができる。プロセッサ１１２は、メモリ１１４にアクセスし、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、デバイス１４０〜１４８、またはそれらの組合せのそれぞれと通信するように構成されてよい。たとえば、プロセッサ１１２は、メモリ１１４からコスト−効用関数１１８、アルゴリズム１２０、またはそれらの組合せにアクセスし、コスト−効用関数１１８、アルゴリズム１２０、または両方に基づいて１つまたは複数の計算を実施するように構成されてもよい。

メモリ１１４は、デバイス情報１１６、（１つまたは複数の）コスト−効用関数１１８、および（１つまたは複数の）アルゴリズム１２０を含むことができる。デバイス情報１１６は、配電システム１０２の１つまたは複数のデバイス１４０〜１４８の少なくとも１つに関連するデータを含むことができる。たとえば、デバイス情報１１６は、デバイス１４０〜１４８のそれぞれに関連するデバイス識別子（たとえば、デバイスＩＤ）および１つまたは複数の動作パラメータもしくは特性（たとえば、電力限界、閾値、電力使用率、発電率など）を含むことができる。

コスト−効用関数１１８は、デバイス１４０〜１４８の少なくとも１つに対応するコスト−効用関数を含むことができる。特定の実施形態では、コスト−効用関数１１８は、配電システム１０２に含まれる各デバイス１４０〜１４８ごとに少なくとも１つのコスト−効用関数を含む。コスト−効用関数は、特定のデバイス１４０〜１４８の動作に関連付けられてもよい。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０は、少なくともデバイス１４０およびデバイス１４２のためのコスト−効用関数を含む。

各コスト−効用関数は、デバイス１４０〜１４８の特定のデバイス（たとえば、特定の負荷または電源）に対応してもよく、複数の期間中のその特定のデバイスの、１つまたは複数の動作を表すことができる。代替として、またはそれに加えて、各コスト−効用関数は、デバイス１４０〜１４８のそれぞれに関連する特定のデバイスタイプに対応してもよい。特定の実施形態では、特定のコスト−効用関数は、特定のデバイスを表す１つまたは複数の式を有する最適化モデルを含む。最短経路法を使用し、１つまたは複数の変数（たとえば、乗数）に基づいて特定のコスト−効用関数を解き、複数の期間の後続の期間中に特定のデバイスを動作させるための最適解を提供することができる。最短経路法は、特定のデバイスのための複数の経路を計算し、特定のコスト−効用関数を解くように構成されてもよい。複数の経路のそれぞれは、対応するコストを含むことができ、最短経路法は、最低コストを有する経路（たとえば、最低コストの経路）として最適解を選択することができる。特定の実施形態では、特定のデバイスの最低コストの経路のコストが、電力割振りデータ、１つまたは複数の変数（たとえば、乗数）、特定のデバイスを動作させるための要求、またはそれらの組合せに少なくとも部分的に基づいて推定される。コスト−効用関数１１８については、図３〜５を参照してより詳細に述べる。

アルゴリズム１２０は、配電システム１０２内の電力を管理および制御するための１つまたは複数のアルゴリズムを含むことができる。たとえば、アルゴリズム１２０は、最短経路アルゴリズムおよび劣勾配アルゴリズムを含む双対分解アルゴリズムを含み得る。最短経路アルゴリズムは、１つまたは複数の変数（たとえば、乗数）に基づいてコスト−効用関数１１８および／または最短経路図を解くために使用することができる。劣勾配アルゴリズムは、コスト−効用関数１１８に対する解に基づいてその１つまたは複数の変数を計算および更新するために使用することができる。このようにして、電力管理制御システム１０４は、最短経路アルゴリズムと劣勾配アルゴリズムとの間で反復的に交互することができる双対分解アルゴリズムを使用し、デバイス１４０〜１４８をスケジュールし、またサブシステムコントローラ１３０〜１３２のそれぞれ、デバイス１４０〜１４８のそれぞれ、またはそれらの組合せに対する電力リソースの最適な、近最適な、または改善された割振りを達成することができる。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０は、劣勾配アルゴリズムを使用して電力の割振りを決定する（たとえば、劣勾配最適化プロセス）。

サブシステムコントローラ１３０〜１３２は、それぞれシステムコントローラ１１０に通信可能に結合され、システムコントローラ１１０とデータを通信するように構成されてよい。たとえば、サブシステムコントローラ１３０〜１３２のそれぞれは、それぞれサブシステムコントローラ１３０〜１３２に関連付けられたデバイスに対する電力の割振りを示す電力割振りデータを受け取ることができる。サブシステムコントローラ１３０は、コスト−効用関数１３６を含むことができ、デバイス１４４に関連付けられてよい。サブシステムコントローラ１３０のコスト−効用関数１３６は、デバイス１４４に対応することができる。すなわち、コスト−効用関数１３６は、デバイス１４４の動作に関連するコストおよび／または効用をモデル化することができる。サブシステムコントローラ１３２は、コスト−効用関数１３８を含むことができ、デバイス１４６およびデバイス１４８に関連付けられてよい。サブシステムコントローラ１３２のコスト−効用関数１３８は、デバイス１４６およびデバイス１４８に対応することができる。すなわち、コスト−効用関数１３８は、デバイス１４６および／またはデバイス１４８の動作に関連するコストおよび／または効用をモデル化することができる。コスト−効用関数１３６〜１３８のそれぞれは、システムコントローラ１１０のコスト−効用関数１１８と同様に、１つまたは複数の関数モデル（たとえば、最短経路図）を記憶することができ、これらのモデルについては、図３〜５を参照してより詳細に述べる。最短経路図は、特定のデバイスの１つまたは複数の動作状態を決定する、その特定のデバイスのための最低コストの経路を決定するために使用することができる。

特定の実施形態では、サブシステムコントローラ１３０〜１３２および／またはデバイス１４０〜１４８はそれぞれ、デバイス１４０〜１４８のうちの１つの故障または不十分な性能を検出するように構成されるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。このハードウェアおよび／またはソフトウェアは、システムコントローラ１１０と（たとえば、信号を）通信し、システムコントローラ１１０が、検出されたデバイスに関連する１つまたは複数の是正処置（たとえば、シャットダウンする、動作を移行する、バックアップシステムを開始する、など）を開始するように構成されてよい。

クロック１６０は、システムコントローラ１１０とサブシステムコントローラ１３０〜１３２を同期するように電力管理制御システム１０４に共通クロック信号を与えることができる。代替の実施形態では、電力管理制御システム１０４は、クロック１６０を使用することができ、同期して動作することができる。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０およびサブシステムコントローラ１３０〜１３２は、それぞれ対応するクロックを含む。クロック１６０は、電力管理制御システム１０４の動作中に電力管理制御システム１０４が共通の時間間隔（たとえば、期間）を使用することを可能にする。たとえば、システムコントローラ１１０およびサブシステムコントローラ１３０〜１３２は、それぞれ配電システム１０２に関連するそれぞれの計算を実施し、それらの計算に関連する結果を、少なくとも１期間に１回、システムコントローラ１１０に伝えることができる。特定の実施形態では、期間の持続時間は、システムコントローラ１１０およびサブシステムコントローラ１３０〜１３２について同じである。代替の実施形態では、サブシステムコントローラ１３０〜１３２の期間は、システムコントローラ１１０の期間とは異なる（たとえば、それより短い、またはそれより長い）持続時間であってもよい。さらに、サブシステムコントローラ１３０の期間は、サブシステムコントローラ１３２の期間とは異なる（たとえば、それより短い、またはそれより長い）持続時間であってもよい。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０は、第１の計算（たとえば、劣勾配アルゴリズムに関連する計算）が実施される第１の期間、および第２の計算（たとえば、最短経路アルゴリズムに関連する計算）が実施される第２の期間など、２つ以上の異なる期間を使用する。特定の実施形態では、第１の期間の持続時間は、第２の期間の持続時間とは異なる（たとえば、それより短い、またはそれより長い）。

特定の実施形態では、電力管理制御システム１０４は、有限計画期間にわたって、総発電コストを削減する、または最小限に抑え、同時に総負荷効用を高める、または最大限にすることができる。たとえば、配電システム１０２のために、目的関数と共に、電力管理制御システム１０４が電源デバイスおよび負荷デバイス（たとえば、デバイス１４０〜１４８）の分散管理を使用することを可能にすることができる等式および不等式制約の形態で、エネルギー最適化問題を公式化することができる。電力管理制御システム１０４は、電力管理問題を作成し、分散最適化アルゴリズムを使用してこの電力管理問題を解くことによって、配電システム１０２の動作を管理し（たとえば、電力を割り振り）、制御することができる。この分散最適化アルゴリズムは、計算が複数のユニット（たとえば、システムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、デバイス１４０〜１４８、またはそれらの組合せ）にわたって並列化され分散されるように実装することができ、この場合、各ユニットが、電力管理問題のサイズおよび複雑さを低減するようにそれ自体の計算を実施することができる。各デバイス１４０〜１４８の結果（たとえば、最低コストの経路に基づく１つまたは複数の動作状態）を、システムコントローラ１１０に伝えることができる。システムコントローラ１１０は、それらの結果に基づいてデバイス１４０〜１４８のそれぞれに割り振られた電力を管理（たとえば、更新）することができる。この分散フレームワークは、様々な分散アーキテクチャを可能にする。

特定の実施形態では、電力管理制御システム１０４は、１つまたは複数のラグランジアン法（たとえば、アルゴリズム）を使用し、配電システム１０２を制御することができる。たとえば、電力管理制御システム１０４は、
ｐが等式制約の数に関連する等式制約ｈ_ｉ（ｘ）＝０（ｉ＝１，．．．，ｐ）、およびｍが不等式制約の数に関連する不等式制約ｇ_ｉ（ｘ）≦０（ｉ＝１，．．．，ｍ）下で目的関数ｆ（ｘ）を最小限に抑えるように最適化問題を解くことができる。最適化問題は、

のラグランジアン形態を有することができ、上式で、μ_ｉおよびλ_ｉはラグランジアン乗数である。この文脈では、「最適化する」「最小限に抑える」「最大限にする」および他の同様の用語は、電力管理問題に対する特定の解を見出すことを指し、それぞれ絶対的な最適、最小、または最大を必要としないことに留意されたい。たとえば、ローカルの最適、最小、または最大は、特定のシステムの効果的な動作にとって異なることがある。他の例として、おおよその最適、最小、または最大は、計算の負担を低減するために、または計算（たとえば、丸め誤差）、通信（たとえば、シグナリング誤差）、制御（たとえば、制御誤差）などに固有の誤差により異なることがある。

特定の実施形態では、目的関数ｆ（ｘ）は、配電システム１０２のデバイス１４０〜１４８に関連する効用およびコストの和を表す。たとえば、目的関数ｆ（ｘ）は、燃料電池またはオーブンを動作させることのコスト、ならびにオーブンの温度を所与の設定点（たとえば、所望の温度）に保つことによって得られる効用を表すことができる。

等式制約関数ｈ_ｉ（ｘ）は、デバイス１４０〜１４８のそれぞれに対応する動的モデル（たとえば、コスト−効用関数）から抽出された、デバイス１４０〜１４８のそれぞれのための動的更新を表すことができる。等式制約関数ｈ_ｉ（ｘ）は、配電システム１０２内の電力バランスを維持するための電力バランス制約など、システムの追加の電力制約を表すために使用することもできる。たとえば、電力バランスは、供給される（たとえば、生成される）電力が、ある期間（たとえば、動作間隔）中に消費される電力以上であることに対応してもよい。

不等式制約関数ｇ_ｉ（ｘ）は、デバイス１４０〜１４８のそれぞれの動作状態に対する下方境界および上方境界など、デバイス１４０〜１４８のそれぞれについての動作制約、ならびに維持しなければならない、たとえば、全要求電力の和が所定の上方境界以下であるシステム全体の電力制約を表すことができる。たとえば、不等式制約関数ｇ_ｉ（ｘ）は、１つまたは複数の負荷デバイスのそれぞれに関連する下方電力需要境界と、１つまたは複数の電源デバイスのそれぞれに関連する上方電力出力境界とを含むことができる。また、不等式制約関数ｇ_ｉ（ｘ）は、特定の期間中に消費される全電力についての上方電力需要制約をも含むことができる。第１の期間に続く第２の期間中のデバイス１４０〜１４８のそれぞれに対する電力の割振りは、第１の期間についての上方電力需要境界に基づいて、第２の期間中の使用可能な電力の量（生成される電力の量）が第１の期間の上方電力境界に基づくように決定されてよい。特定の実施形態では、システムコントローラ１１０は、第１の期間についての上方電力需要に基づいて第２の期間についての上方電力出力境界を増減することができる。たとえば、システムコントローラは、第１の期間についての上方電力需要に基づいて第２の期間中に１つまたは複数の電源デバイスを活動化し、または非活動化することができる。

目的関数ｆ（ｘ）および制約関数ｈｉ（ｘ）、ｇｉ（ｘ）は、以下のような総和形態で表すことができる。

、式（２）

、および式（３）
式（４）

式（１）は、ｋ＝１，．．．，Ｋであるサブベクトルｘ^ｋに従ってＫ個の部分問題に分解することができる。特定の実施形態では、Ｋの値は、配電システム１０２のデバイス１４０〜１４８の数に対応することができる。各部分問題について、最適化問題は、λおよびμがラグランジュ乗数である乗数の所与の対（λ，μ）について、以下のサブ関数、
式（５）
を最小限に抑えることによって解くことができる。上記の部分問題の総和は、劣勾配法（たとえば、劣勾配最適化プロセス）によって解くことができる凸最適化問題である。劣勾配法は、双対分解問題について上昇方向を見出すことによって最適解に徐々に近づくための反復的な手順である。劣勾配法は、システムコントローラ１１０において電力管理制御システム１０４によって実施されてもよい。各シーケンスｊにおいて、乗数（λ_ｊ，μ_ｊ）を、
λ_ｊ＋１＝ｍａｘ（０，λ_ｊ＋α_ｊｇ（ｘ_ｊ）），μ_ｊ＋１＝μ_ｊ＋α_ｊｈ（ｘ_ｊ） 式（６）
に従って更新することができ、上式で、α_ｊは、電力管理制御システム１０４のシーケンスにおいてある期間の値に関連する。たとえば、このシーケンスは、複数の期間（たとえば、時間ステップまたは時間間隔）を含むことができる。

システムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、デバイス１４０〜１４８、またはそれらの組合せは、乗数の所与の対（λ，μ）について、１つまたは複数のコスト−効用関数１１８、１３６〜１３８に基づいて個々に解を計算し、解をシステムコントローラ１１０に伝えることができる。たとえば、解（たとえば、最適解）は、デバイス１４０〜１４８のそれぞれのための規定された（１つまたは複数の）部分問題（たとえば、コスト−効用関数１１８、１３６〜１３８）について、最短経路法を使用して求めることができる。

乗数（λ，μ）は、デバイスを動作させることに関連する数値とすることができる。たとえば、乗数μは、デバイスに割り振られたものより多い、または少ない電力を使用することの感度に関連することがあり、乗数λは、最短経路アルゴリズムに基づいて計算されたコストの感度に関連することがある。

特定の実施形態では、等式制約関数ｈ_ｉ（ｘ）に対応する乗数μは、ハード制約（たとえば、重み付けが大きい）とすることができ、デバイス（たとえば、サブシステムコントローラ）が割り振られた電力の量を超えないように配電システム１０２の電力バランスを獲得する（たとえば、電源および負荷の全電力を釣り合わせなければならない）ために使用される計算された電力に適用される。

特定の実施形態では、不等式制約関数ｇ_ｉ（ｘ）に対応する乗数λは、ソフト制約（たとえば、重み付けが小さい）とすることができ、デバイスを動作させることの計算されたコストに適用される。乗数λは、電力の単位当たり価格とみなすことができ、その結果、使用可能な電力より需要が多いことを電力バランスが示すとき、不足はλという代価を払って購入しなければならず、一方、需要が使用可能な電力以下であることを電力バランスが示す場合、余剰をλのレートで売却することができる。一般に、コストは、ラグランジュ乗数および現在の状態の関数として表される。

システムコントローラ１１０は、解を受け取り、劣勾配法を使用し、ラグランジアン乗数を更新することができる。更新されたラグランジュ乗数は、システムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、およびデバイス１４０〜１４８に伝えることができる。デバイス１４０〜１４８のそれぞれについて最短経路法を使用して最適解を計算し、ラグランジアン乗数を更新する手順は、配電システム１０２の安定性を維持する収束解が得られるまで繰返し実施することができる。たとえば、乗数（λ，μ）をシーケンス内の各期間中に計算し、システムコントローラ１１０によって伝えられる電力割振りデータの一部として、システムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、および／またはデバイス１４０〜１４８にレポートすることができる。システムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、および／またはデバイス１４０〜１４８は、シーケンス内の各期間中に解を計算し、システムコントローラ１１０に伝えられる電力需要データの一部として解をレポートすることができる。特定の実施形態では、シーケンスの第１の期間中に計算された乗数（λ，μ）は、第１の期間中にシステムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、および／またはデバイス１４０〜１４８によって、第１の期間に続く第２の期間中のデバイス１４０〜１４８のそれぞれのための解を計算するために使用されてもよい。たとえば、第２の期間は、第１の期間後の次の期間を含んでもよく、デバイス１４０〜１４８のそれぞれのための解は、第２の期間中のデバイス１４０〜１４８のそれぞれの動作状態を示すことができる。

図２を参照し、方法２００を使用して図１の配電システム１０２を制御する電力システム１００の動作を示す。方法２００は、図１の配電システム１０２の１つまたは複数のデバイス１４０〜１４８をスケジュールするために、電力管理制御システム１０４によって実施されてもよい。方法２００は、２０２で電力管理制御システムをスタートする（たとえば、開始する）ことを含むことができる。電力管理制御システムがスタートされる前または後に、電力管理制御システムは、１つまたは複数の最短経路アルゴリズムおよび１つまたは複数の劣勾配アルゴリズムを含む双対分解アルゴリズムでプログラムされてもよい。また、電力管理制御システムは、１つまたは複数のコスト−効用関数でプログラムされてもよい。

２０４で、（１つまたは複数の）ラグランジュ乗数λ_ｔ ^１を初期化することができる。図２の方法２００では、ｋは、電力管理制御システムに関連する複数の時間間隔の現在の時間間隔を示す。ラグランジュ乗数λ_ｔ ^１は、最初の期間（たとえば、第１の期間）を示す上付文字「１」によって示される時間間隔ｋ＝１に関連する。たとえば、システムコントローラ１１０は、図１の電力管理制御システム１０４全体にわたって分散されることになるラグランジュ乗数を初期化することができる。特定の実施形態では、ラグランジュ乗数λ_ｔは、式（１）〜（５）を参照して述べた乗数（λ，μ）を含み得る。

２０６で、（１つまたは複数の）ラグランジュ乗数λ_ｔを選択することができる。ラグランジュ乗数λ_ｔの値は、ｋ＝１のとき、λ_ｔ ^１として選択することができる。ｋ＞１の値については、下記で述べるようにλ_ｔ ^ｋまたはλ_ｔ ^ｋ＋１の１つとして選択することができる。ラグランジュ乗数λ_ｔの選択された値を、１つまたは複数の電源デバイス１−ｉ（たとえば、発電機）および１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊ（たとえば、負荷）に与えることができる。たとえば、１つまたは複数の電源デバイスおよび１つまたは複数の負荷デバイスは、図１のデバイス１４０〜１４８を含み得る。

１つまたは複数の電源デバイス１−ｉおよび１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊのそれぞれのための最短経路解（たとえば、電力レベル変数）を、２０８ａ〜ｄで求めることができる。１つまたは複数の電源デバイス１−ｉおよび１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊのそれぞれは、１つまたは複数の電源デバイス１−ｉについてそれぞれ１つまたは複数の最短経路解ｇ_１−ｉを、また１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊについてそれぞれ１つまたは複数の最短経路解ｙ_１−ｉを計算するために最短経路アルゴリズムが適用される、対応するコスト−効用関数を有することができる。たとえば、図１のシステムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、デバイス１４０〜１４８、またはそれらの組合せは、１つまたは複数の電源デバイス１−ｉおよび１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊのそれぞれについて、（ラグランジュ乗数λ_ｔに基づいて）最短経路解を求めることができる。１つまたは複数の最短経路解ｇ_１−ｉ、ｙ_１−ｉは、１つまたは複数の電源デバイスおよび１つまたは複数の負荷デバイスから、図１のシステムコントローラ１１０などシステムコントローラに与えられてもよい。特定のデバイスのための最短経路解は、その特定のデバイスのための最低コストの経路を含んでもよい。たとえば、各デバイスは、割り振られた電力の量および／またはラグランジュ乗数λ_ｔに基づいて推定されたコストにそれぞれが対応する複数の経路を決定することができる。最短経路解は、最低コストを有する複数の経路の１つとすることができる。特定の実施形態では、１つまたは複数の電源デバイス１−ｉのための１つまたは複数の最短経路解ｇ_１−ｉの合計は、時間間隔ｋについて配電システムによって生成される全電力（たとえば、電力の使用可能な量）を示すことができる。１つまたは複数の負荷デバイス１−ｊのための１つまたは複数の最短経路解ｙ_１−ｉは、時間間隔ｋについて配電システムによって消費される全電力を示す。

２１０で、電力バランス状態が満たされるかどうか判定される。たとえば、配電システムによって生成される全電力が配電システムによって消費される全電力より大きいかどうか判定することができる。生成される全電力が消費される全電力より大きい場合、方法２００は、２０６で、次の時間間隔ｋ＋１のためのラグランジュ乗数λ_ｔの値を、現在の時間間隔ｋのためのラグランジュ乗数λ_ｔの値として選択する。

生成される全電力が消費される全電力より大きくない場合、２１２で、ラグランジュ乗数λ_ｔ ^ｋ＋１の値が更新される。ラグランジュ乗数λ_ｔ ^ｋ＋１の値は、ラグランジュ乗数λ_ｔ ^ｋの値、および生成された全電力と消費される全電力との差に定数αを乗じたものに基づいて更新することができる。特定の実施形態では、定数αの値は、時間間隔ｋの持続時間に関連するものとすることができる。ラグランジュ乗数λ_ｔ ^ｋ＋１の更新された値は、２０６で、次の時間間隔ｋ＋１のためのラグランジュ乗数λ_ｔの値として選択することができる。特定の実施形態では、電力バランス状態が満たされるかどうか判定すること、およびラグランジュ乗数λ_ｔ ^ｋ＋１の値を更新することは、図１のシステムコントローラ１１０によって実行される劣勾配アルゴリズムの一部として実施されてもよい。

したがって、図１の電力システム１００および図２の方法２００は、分散方法で、配電システム１０２内の電源デバイスおよび／または負荷デバイスをスケジュールすることを可能にする。電源デバイスおよび負荷デバイスをスケジュールすることにより、過負荷状態を回避し、発電コストを削減し、負荷効用を高める、電源デバイスと負荷デバイスの間の効率的な相互作用がもたらされ得る。配電システム１０２内の各電源デバイス（たとえば、発電ユニット）ごとのスケジュールおよびコミットメントレベルは、予備電力、動作パラメータ、およびある有限計画期間にわたる予想負荷を含めて、１組の制約に基づくものとすることができる。スケジュールにより、航空機電力システムなど電力システムは、決定的に重要な負荷（たとえば、航空機内のアビオニクス、飛行安全システムなど）を効果的に維持し、一方、他の決定的に重要ではない負荷（たとえば、コンビニエンスシステム）を、電力消費をスケジュールする際に柔軟性をもたらすように管理することができる。

図３〜５は、コスト−効用関数および／またはデバイスを動作させるための要求と共にデバイスが使用することができる最短経路図の例を示す。最短経路図は、有限（たとえば、固定）期間にわたるデバイスの動作を表し、アルゴリズム（たとえば、最短経路アルゴリズム）が最短経路（たとえば、最もコストのかからない経路）を決定（たとえば、計算）することを可能にすることができる。たとえば、最短経路アルゴリズムを使用し、（たとえば、デバイスの）現在の動作状態から要求（たとえば、動作要求データ）によって示される所望の動作状態までの最低コストの経路を推定することができる。

コスト−効用関数は、デバイスに関連付けられ、動作中のそのデバイスの数学的特徴付け（たとえば、電源特性、負荷特性、またはそれらの組合せ）を提供することができる。たとえば、このデバイスは、図１のデバイス１４０〜１４８の１つであってよい。電源特性を有するデバイス（たとえば、発電機、燃料電池、キャパシタなど電源デバイス）は、出力電力レベル、状態変数（たとえば、オン、オフ、充電状態、放電状態など）、制御変数（たとえば、ホールド、充電、放電、出力電力を上げる、出力電力を下げる、シャットダウン、ターンオンなど）、デバイスの（たとえば、特定の電力レベルでの）動作のコスト（たとえば、不利益または損失）、またはそれらの組合せに基づいてそのデバイスを特徴付けるコスト−効用関数に関連付けることができる。追加の電源特性は、使用可能な（たとえば、生成することができる）電力の量、使用可能な（たとえば、生成することができる）最大電力、電力が好ましい電力出力レベル未満で生成されるとき使用するのに効率的なコスト、電力が好ましい電力出力レベルを超えて生成されるとき使用するのに効率的なコスト、ある期間中の電力出力ベクトル、放電率（たとえば、１秒当たりのキロボルトアンペア（ｋＶＡ））、最大充電率、暖機（たとえば、始動）期間、暖機期間中の電力のコストを含み得る。デバイスを動作させることのコストは、デバイスに燃料を供給すること、デバイスを充電すること、閾値を超えてリソース（たとえば、燃料または蓄えられた電荷）を使い果たす、もしくは閾値を超えてデバイスを連続的に動作させることなど所望の（たとえば、理想の）動作条件を超えてデバイスを動作させること、動作の遅延、ある稼働率の持続時間、消費される電力（たとえば、リソース）の量、またはそれらの組合せに関連し得る。

負荷特性を有するデバイス（たとえば、照明、オーブン、娯楽システムなど負荷デバイス）は、電力需要レベル、状態変数（たとえば、オン、オフ、加熱、冷却、混合、抽出（ｂｒｅｗｉｎｇ）、暖めなど）、制御変数（たとえば、ホールド、加熱、湯沸かし、暖め、照明、活動化、非活動化、上昇、下降、シャットダウン、ターンオンなど）、およびデバイスの（たとえば、特定の電力レベルでの）動作の効用（たとえば、利益または望ましさ）に基づいてそのデバイスを特徴付けるコスト−効用関数に関連付けることができる。デバイスを動作させることの効用は、デバイスが所定の期間内に動作を完了するように、所与のときにデバイスを動作させること、またはそのような時間要素（たとえば、時間重要度）に関連付けることができる。時間要素からの逸脱（たとえば、デバイスをある期間内に動作させることができないこと）は、不利益（たとえば、コスト）をもたらすおそれがある。

特定の実施形態では、キャパシタなど一部の特定のデバイスは、負荷デバイス（たとえば、充電）と電源デバイス（たとえば、放電）両方の特性を有する。したがって、キャパシタのためのコスト−効用関数は、電源特性成分および負荷特性成分を含むことができる。

図１の要求１６２など、要求を生成し、特定のデバイスの動作を開始することができる。たとえば、要求は、開始時間、デバイス識別子、動作モード、電力レベル、レート制限、電力境界（たとえば、電力上限、電力下限、またはそれらの組合せ）、動作の期間、時間間隔の数、動作温度、動作状態の数、状態変化遷移の数、デバイスが１つまたは複数の動作状態で動作する持続時間、（たとえば、１つまたは複数の特性から逸脱することの）不効用コストなどを示すことができる。不効用コストは、時間と共に増大する値を示すベクトルでリスト化することができる。特定の実施形態では、上記の特性（たとえば、能力）の１つまたは複数を、そのデバイスに関連するコスト−効用関数に獲得する（たとえば、含める）ことができる。

デバイスのための最短経路図は、コスト−効用関数、要求、またはそれらの組合せに基づいて生成することができる。たとえば、デバイスを動作させるための要求を受け取ったことに応答して、そのデバイスに対応するコスト−効用関数が選択（たとえば、決定）されてもよく、そのデバイスについて最短経路図が生成されてもよい。

図３を参照すると、最短経路図の第１の例示的な実施形態が示されており、全体的に３００で指定されている。最短経路図３００は、あるデバイス（たとえば、オーブン）に対応してよく、経時的なデバイスの動作を表すことができる。最短経路図３００は、（たとえば、複数の時間間隔の）１つまたは複数の時間間隔を表す垂直軸（たとえば、最も左の列）を含むことができる。水平軸（たとえば、最上部の行）は、デバイスが１つまたは複数の時間間隔（たとえば、全期間）中に実施することができる状態遷移（たとえば、ステップ）の数（ｎ）を表すことができる。破線は、水平軸によって示される様々な動作状態間の縁部を表す。各縁部を横切ること（たとえば、ある動作状態から別の動作状態に遷移すること）に、コストが関連する。特定の縁部に関連する特定のコストは、その特定のコストが各時間間隔と共に変化する（たとえば、増大または減少する）ような時間依存性のものであり得る。特定の実施形態では、特定の遷移によって得られる効用が、縁部コストから減算される。最短経路図３００は、「スタート」ノード（Ｓという符号）と、「終了」ノード（Ｅという符号）（たとえば、終端ノード）とを含むことができる。

デバイスの状態（たとえば、動作状態）は、図３において円によって表されている。図３における各時間間隔では、第１の状態から次の状態に移行するとき、２つの選択肢が使用可能である。たとえば、第１の選択肢は、「休止」移行を含むことができ、第２の選択肢は、「オン」移行を含むことができる。ある状態から他の状態に移行することのコストは、縁部（たとえば、破線）に割り当てられる。たとえば、「休止」選択肢に対するコストは、「オン」選択肢とは異なる。各縁部を横切ることのコストに一部基づいて、スタートノード（Ｓ）から終了ノード（Ｅ）までの経路を決定することができる。この経路は、そのタイミング期間にわたってデバイスを動作させることの全コストに対応する。

全コストは、最短経路アルゴリズムを使用して決定されてもよい。最短経路アルゴリズムは、全ユニット運転コストを低減する（または動作効用を増大する）ようにトラバースされる判断木（たとえば、最短経路図）を介して各ユニットについて動作の全コストを決定することを目的とする動的プログラミングベースの解決策とすることができる。最短経路アルゴリズムは、ある結果を達成することのコストにそれぞれ関連付けられる複数の経路を決定することができる。各コストは、１つまたは複数の制約（たとえば、１つまたは複数のラグランジュ乗数）によって示される割り振られた電力の量など、割り振られた電力の量に基づいて決定されてもよい。たとえば、最短経路アルゴリズムは、ダイクストラのアルゴリズム、またはベルマン‐フォードアルゴリズムを含むことができる。

最短経路図３００および最短経路アルゴリズムは、図１を参照して述べた劣勾配更新アルゴリズムと共に使用することができる。たとえば、最短経路図３００に関連するコストは、１つまたは複数のラグランジュ乗数（たとえば、λ）に基づくものとすることができる。各デバイスに割り振られた電力の量および／または１つまたは複数のラグランジュ乗数を、各時間間隔で更新することができる。したがって、特定の時間間隔では、その特定の時間間隔に対応するコストに基づいて最短経路アルゴリズムを使用し、計算された最短経路に基づいて次の時間間隔中のデバイスの動作状態を決定する。次の時間間隔中には、１つまたは複数の更新されたラグランジュ乗数が受け取られ（たとえば、劣勾配アルゴリズムに基づく）、コストを修正（たとえば、更新）するために使用され、再び最短経路アルゴリズムを実施し、現在の動作状態から、デバイスの後続の動作状態を決定する。したがって、最短経路解は、更新されたコストの結果として、またデバイスの現在の状態に基づいて、反復ごとに変化する可能性がある。

特定の実施形態では、最短経路図３００は、１時間のある期間（たとえば、複数の時間間隔）の間、３００°Ｆで動作するように要求を受け取ったオーブン（たとえば、スチームオーブン）の動作を表す。要求に含まれている期間、およびオーブンに対応するコスト−効用関数に基づいて、複数の時間間隔を含む期間全体のための温度を維持するように、ステップ（たとえば、状態遷移）の数（ｎ）が決定されている。特定の実施形態では、コスト−効用関数に対応するデバイスを動作させるための要求に基づいて、コスト−効用関数を使用し、最短経路図を生成する。最短経路アルゴリズムを使用して、オーブンの動作をその期間にわたってスケジュールすることができる。

図４を参照すると、最短経路図の第２の例示的な実施形態が示されており、全体的に４００で指定されている。たとえば、最短経路図４００は、複数の動作状態（たとえば、抽出状態および暖め状態）を含む、コーヒーメーカなどあるデバイスに関連付けられてよい。抽出状態は抽出モードに関連付けることができ、暖め状態は暖めモードに関連付けることができる。抽出モードは、ある抽出段階から隣接する時間ステップ間の次の段階に状態が移行する図４に表されているように分けられなくてもよい。暖めモードは、暖めの長い休止により温度が低下しすぎないように、３つの連続する時間間隔以下で休止されてもよい。

図５を参照すると、最短経路図の第３の例示的な実施形態が示されており、全体的に５００で指定されている。最短経路図５００は、複数の動作状態を有し電源デバイスおよび負荷デバイスとして機能することができるデバイスを表すものとすることができる。たとえば、このデバイスは、充電式バッテリまたはキャパシタ（たとえば、スーパーキャパシタ）を含むことができる。最短経路図５００は、放電状態、第１の充電状態（たとえば、半充電状態）、および第２の充電状態（たとえば、完全充電状態）に対応する３つの状態を含むことができる。２つの充電状態が最短経路図５００に示されているが、２つの充電状態より多い、または少ない状態が最短経路図５００に含まれてもよい。最短経路図５００では、放電のレートは、充電のレートとは異なる。たとえば、第２の充電状態から第１の充電状態への、または第１の充電状態から放電状態への放電のレートは、１つの時間間隔にわたって生じる。放電状態から第１の充電状態への、または第１の充電状態から第２の充電状態への充電のレートは、２つの時間間隔にわたって生じる。したがって、ひとたびデバイスが充電を始めてしまうと、次の充電状態に達するまで、デバイスは放電（またはホールド）に使用可能にならない。さらに、あるユニットは、その充電をある時間間隔から別の時間間隔まで「ホールド」（たとえば、休止）することができる。

図６を参照すると、電力システムのスケジュールされた負荷を表すグラフ６００が示されている。たとえば、電力システムは、図１の電力システム１００を含むことができ、負荷は、図１〜５を参照して述べた劣勾配アルゴリズムおよび最短経路アルゴリズムを使用してスケジュールされていてもよい。

グラフ６００は、１１キロワット（ｋＷ）の電力を供給することができる電力システムまたはサブシステムを表すものとすることができる。グラフ６００は、複数の時間間隔（たとえば、複数の期間）について電力消費を示す。電力システムが全需要を満たすことができないとき、（最短経路モデルを使用するコスト−効用関数に基づいて）最低コストを有する解決策を見出すように、１つまたは複数のデバイスをスケジュールすることができる。電力システムは、照明、電子レンジ、コーヒーメーカ、第１のオーブン、および第２のオーブンなど、複数のデバイスを含むことができる。各デバイスは、そのデバイスを特徴（たとえば、動作特性）付けるコスト−効用関数に関連付けることができる。たとえば、複数のデバイスを、表１に示されているように特徴付けることができる。

表１−デバイス動作特性

表１を参照すると、各デバイスは、デバイス識別子、キロワット（ｋＷ）単位の必要電力（たとえば、各時間間隔中に消費される電力の量）、遅延コスト（たとえば、少なくとも１つの時間間隔の間、動作を遅延させることに伴うコスト）、動作オン時間間隔（たとえば、デバイスを動作状態にすべき時間間隔がいくつであるか）、動作期間時間間隔（たとえば、動作オン時間間隔値を達成するためにデバイスが割り振られる時間間隔がいくつであるか）で表して説明される。無限大（ｉｎｆ．）の遅延コストは、対応するデバイスを決定的に重要なデバイスとみなすことができ、動作の遅延を回避すべきであることを示すことができる。たとえば、非スケジュール可能デバイス（たとえば、非スケジュール可能ユニット）は、その特定のデバイスを動作させるための要求を受け取ったことに引き続いて、第１の時間間隔などある時間間隔中に任意選択でスケジュールされない可能性がある。また、遅延コストは、複数の連続する遅延に対する増大するコストを示すベクトル（たとえば、第１のオーブンおよび第２のオーブンの場合と同様）として示されてもよい。たとえば、スケジュール可能デバイス（たとえば、スケジュール可能ユニット）は、予め定義された制約（たとえば、表１の遅延コスト）に基づいて、その特定のデバイスを動作させるための要求を受け取ったことに引き続いて、第１の時間間隔などある時間間隔中に任意選択でスケジュールされ得る。表１を参照すると、照明および電子レンジは、各デバイスに関連する遅延コストが無限大（ｉｎｆ．）であるので、非スケジュール可能デバイス（たとえば、非スケジュール可能ユニット）とみなすことができる。コーヒーメーカ、第１のオーブン、および第２のオーブンは、スケジュール可能デバイスとみなすことができ、それぞれ各デバイスの対応する遅延コスト（たとえば、遅延コストベクトル）に一部基づいてスケジュールされてもよい。

グラフ６００に関連する電力システムは１１ｋＷの電力しか供給することができないことを考えると、表１内のデバイスのすべてを同時に動作させることはできない。デバイスすべてを同時に動作させることが望ましい（たとえば、要求されている）とき、電力システム（たとえば、電力システムのコントローラ）は、デバイスの動作をスケジュールする（たとえば、仲裁または調停する）ことができる。特定の実施形態では、非スケジュール可能デバイスは、スケジュール可能デバイスの前に電力が割り振られる。

たとえば、表１に含まれるデバイスを動作させるための要求は、時間間隔１の前に照明要求、時間間隔６で第１のオーブン要求、時間間隔８で電子レンジ要求、時間間隔１０で第２のオーブン要求、時間間隔１１でコーヒーメーカ要求のように受け取られた。各要求が受け取られたとき、電力システムは、それらのデバイスをスケジュールするために、各デバイスについて（表１に基づいて）コスト−効用関数を評価することができる。たとえば、電力システム（たとえば、コントローラまたはサブシステムコントローラ）は、要求された各デバイスについて最短経路図を生成することができ、各時間間隔中に、電力システム（たとえば、コントローラ）は、最短経路アルゴリズムを実施し、次の時間間隔中の動作状態を決定することができる。デバイスをスケジュールすることにより、電力システムは、過負荷状態を回避することができる。

図７は、電力システムを制御する方法７００を示す。たとえば、電力システムは、図１の配電システム１０２を含むことができる。方法７００は、７０２で、複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定するステップを含み、複数のサブシステムのそれぞれは、少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている。たとえば、図１のシステムコントローラ１１０は、配電システム１０２の各サブシステムについて電力の割振りを決定することができる。特定の実施形態では、電力の割振りは、電力システムの使用可能な全電力量に基づくものとすることができ、全電力を、決定的に重要な（たとえば、非スケジュール可能な）負荷および決定的に重要なものではない（たとえば、スケジュール可能な）負荷を含むサブシステムに割り振ることができる。他の実施形態では、電力の割振りは、電力が決定的に重要な負荷すべてに割り振られた後で、残りの使用可能な電力量に基づくものとすることができる。次いで、残りの使用可能な電力量を、決定的に重要なものではない負荷を含むサブシステムに割り振ることができる。

７０４で、複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータが生成される。たとえば、電力割振りデータは、図１のシステムコントローラ１１０によって生成されてもよい。

７０６で、特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データが受け取られる。たとえば、このデバイスは、図１のデバイス１４０〜１４８の１つを含み得る。

７０８で、デバイスの動作が、電力割振りデータ、動作要求データ、およびデバイスに関連するコスト−効用関数に基づいてモデル化され、デバイスのモデル化された動作を生成し、７１０で、デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データが識別される。デバイスの動作は、最短経路アルゴリズムを使用してモデル化されてもよい。予測電力需要データは、最短経路アルゴリズムに基づいて決定されるデバイスの動作状態に基づくものとすることができる。たとえば、システムコントローラ１１０またはサブシステムコントローラ１３０〜１３２の１つが、特定のデバイス（たとえば、デバイス１４０〜１４８の１つ）について最短経路図を決定することができ、最短経路アルゴリズムを使用して、その特定のデバイスの次の動作状態を決定することができる。デバイス（たとえば、図１のデバイス１４０〜１４８）のそれぞれについて計算された予測電力需要データを、システムコントローラに提供することができる。特定の実施形態では、複数のサブシステムコントローラのそれぞれが、そのサブシステムコントローラに関連付けられた各デバイスについてサブシステムコントローラによって計算された予測電力需要データを提供することができる。

７１２で、予測電力需要データに応答して、複数のサブシステムコントローラのそれぞれについての電力の割振りを更新することができる。電力の割振りは、予測電力需要データに基づいて、劣勾配アルゴリズムを使用して更新することができる。更新された電力の割振りを、複数のサブシステムコントローラのそれぞれに、更新された電力割振りデータとして伝えることができる。

特定の実施形態では、電力の割振りを更新することは、生成されると予測される全電力を、消費されると予測される全電力に対して比較することを含むことができる。たとえば、図１の配電システム１０２のシステムコントローラ１１０など電力システムのシステムコントローラは、電力システムの１つまたは複数の電源デバイス（たとえば、発電デバイス）に基づいて、生成されると予測される全電力を決定することができる。また、システムコントローラは、各サブシステムによって生成される予測需要データに基づいて、消費される全電力を決定することができる。システムコントローラは、消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力以上であるかどうか判定することができる。消費されると予測される全電力が生成されると予測される全電力に等しくないとき、システムコントローラは、供給される電力の量を増大するように電源デバイス（たとえば、発電機、燃料電池、キャパシタなど）が開始するか、または特定のサブシステム（たとえば、特定の負荷）に割り振られる電力を低減することができる。

図７の方法７００は、電力システムの１つまたは複数のデバイスをスケジュールすることができるように電力システムが複数のサブシステムに電力を割り振ることを可能にすることができ、これにより、電力システムの効率が高まり、過負荷状態が減少する（または解消される）可能性がある。

図８は、通信をサポートすることが可能な汎用計算デバイス８１０を含む計算環境８００のブロック図である。たとえば、計算デバイス８１０、またはその一部分は、図１のシステムコントローラ１１０、サブシステムコントローラ１３０〜１３２、またはデバイス１４０〜１４８に対応し得る。

計算デバイス８１０は、少なくとも１つのプロセッサ８２０を含むことができる。計算デバイス８１０内では、少なくとも１つのプロセッサ８２０が、システムメモリ８３０、１つまたは複数の記憶デバイス８４０、１つまたは複数の入力／出力インターフェース８５０、１つまたは複数の通信インターフェース８６０、またはそれらの組合せと通信することができる。

システムメモリ８３０は、揮発性メモリデバイス（たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス）、不揮発性メモリデバイス（たとえば、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス、プログラム可能な読出し専用メモリ、およびフラッシュメモリ）、または両方を含み得る。システムメモリ８３０は、オペレーティングシステム８３２を含むことができ、オペレーティングシステム８３２は、計算デバイス８１０をブートするための基本入出力システムと、計算デバイス８１０がユーザ、他のプログラム、および他のデバイスとインタラクションすることを可能にする完全なオペレーティングシステムとを含むことができる。また、システムメモリ８３０は、１つまたは複数のアプリケーション８３４と、プログラムデータ８３６と、（１つまたは複数の）コスト−効用関数８３７と、（１つまたは複数の）アルゴリズム８３８と、デバイス情報８３９とを含むことができる。たとえば、コスト−効用関数８３７、アルゴリズム８３８、およびデバイス情報８３９は、それぞれ図１のコスト−効用関数１１８、１３６〜１３８、アルゴリズム１２０、およびデバイス情報１１６を含み得る。コスト−効用関数８３７は、計算デバイス８１０に結合された１つまたは複数のデバイスに関連付けられてよく、デバイスのそれぞれは、デバイス情報８３９によって識別することができる。アルゴリズム８３８は、それぞれ少なくとも１つのプロセッサ８２０によって実行することができる最短経路アルゴリズム、劣勾配アルゴリズム、またはそれらの組合せを含み得る。プログラムデータ８３６は、アプリケーション８３４のそれぞれの機能を実施するためにアプリケーション８３４によって使用されるデータを含むことができる。

少なくとも１つのプロセッサ８２０は、１つまたは複数の記憶デバイス８４０と通信することもできる。たとえば、１つまたは複数の記憶デバイス８４０は、磁気ディスク、光ディスク、またはフラッシュメモリデバイスなど、不揮発性記憶デバイスを含み得る。記憶デバイス８４０は、取外し式メモリデバイスと非取外し式メモリデバイスを共に含み得る。記憶デバイス８４０は、オペレーティングシステム、アプリケーション、およびプログラムデータを記憶するように構成されてよい。特定の実施形態では、システムメモリ８３０、記憶デバイス８４０、または両方は、有形の非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。記憶デバイス８４０は、アプリケーション８３４の１つまたは複数によって使用されるデータを記憶することができる。

少なくとも１つのプロセッサ８２０は、１つまたは複数の入力／出力インターフェース８５０と通信することもできる。１つまたは複数の入力／出力インターフェース８５０は、ユーザインタラクションを容易にするように計算デバイス８１０が１つまたは複数の入力／出力デバイス８７０と通信することを可能にすることができる。たとえば、１つまたは複数の入力／出力インターフェース８５０は、ユーザから入力を受け取るように、別の計算デバイスから入力を受け取るように、またはそれらを組み合わせて行うように適合され得る。入力／出力インターフェース８５０は、シリアルインターフェース（たとえば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースまたはＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）インターフェース標準）、パラレルインターフェース、ディスプレイアダプタ、オーディオアダプタ、またはカスタムインターフェースを含めて、１つまたは複数の標準的なインターフェースプロトコルに準拠することができる。入力／出力デバイス８７０は、ボタン、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ、スピーカ、マイクロフォン、タッチスクリーンなどのある組合せを含めて、ユーザインターフェースデバイスおよびディスプレイを含み得る。

少なくとも１つのプロセッサ８２０は、１つまたは複数の通信インターフェース８６０を介して他のコンピュータシステム８８０および／または他のデバイスと通信することができる。１つまたは複数の通信インターフェース８６０は、有線のイーサネットインターフェース、ＩＥＥＥ８０２ワイヤレスインターフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信インターフェース、電気、光、もしくは無線周波数インターフェース、または他の有線もしくはワイヤレスインターフェースを含み得る。他のコンピュータシステム８８０は、ホストコンピュータ、サーバ、ワークステーション、ポータブルコンピュータ、電話、タブレットコンピュータ、または任意の他の通信デバイスもしくはコンポーネントを含み得る。たとえば、他のコンピュータシステム８８０は、図１のシステムコントローラ１１０、またはサブシステムコントローラ１３０〜１３２を含み得る。

本明細書に記載の実施形態の例示は、様々な実施形態の構造を概して理解することが意図されている。これらの例示は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムの要素および特徴のすべてを完全に説明するように働くものではない。本開示を検討すれば、多数の他の実施形態が当業者に明らかになり得る。本開示の範囲から逸脱することなしに構造的、論理的な置換および変更を加えることができるように、他の実施形態を本開示から使用し導出することができる。たとえば、方法ステップは、図に示されているものとは異なる順序で実施することができ、または１つもしくは複数の方法ステップを省略することができる。したがって、本開示および図は、限定するものではなく例示的なものとみなすべきである。

さらに、特定の実施形態が本明細書に例示および記載されているが、同じ、または同様の結果を達成するように設計された任意の後続の構成を、示されている特定の実施形態の代わりにすることができることを理解されたい。この開示は、様々な実施形態の任意の、およびすべての後続の翻案または変形形態を包含するものとする。本説明を検討すれば、上記の実施形態、および本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態の組合せが、当業者には明らかになろう。

１００ 電力システム
１０２ 配電システム
１０４ 電力管理制御システム
１１０ システムコントローラ
１１２ プロセッサ
１１４ メモリ
１１６ デバイス情報
１１８ コスト−効用関数
１２０ アルゴリズム
１３０〜１３２ サブシステムコントローラ
１３６ コスト−効用関数
１３８ コスト−効用関数
１４０〜１４８ デバイス
１６０ クロック
１６２ 要求
８００ 計算環境
８１０ 計算デバイス
８２０ プロセッサ
８３０ システムメモリ
８３２ オペレーティングシステム
８３４ アプリケーション
８３６ プログラムデータ
８３７ コスト−効用関数
８３８ アルゴリズム
８３９ デバイス情報
８４０ 記憶デバイス
８５０ 入力／出力インターフェース
８６０ 通信インターフェース
８７０ 入力／出力デバイス
８８０ コンピュータシステム

Claims (14)

1. 複数のサブシステムのそれぞれについて第１の期間中の電力の割振りを決定するように構成されたシステムコントローラと、
   前記システムコントローラに通信可能に結合されたサブシステムコントローラであって、あるデバイスに関連付けられて、
   前記システムコントローラから前記デバイスのための電力の割振りを示す電力割振りデータを受け取り、
   前記デバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取り、
   前記電力割振りデータ、前記動作要求データ、および前記デバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて、第２の期間の前記デバイスの動作をモデル化して、デバイスのモデル化された動作を生成し、かつ
   前記第２の期間の前に、前記システムコントローラに、前記第２の期間中の前記デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを伝える
   ように構成されている前記サブシステムコントローラと
   を備えているシステム。
2. 前記デバイスは、電源デバイス、負荷デバイス、およびそれらの組合せのうちの１つを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記サブシステムコントローラは、複数のデバイスに関連付けられており、かつ対応するコスト−効用関数を使用して複数のデバイスのそれぞれの動作を制御する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記システムコントローラは、劣勾配最適化プロセスを使用して電力の割振りを決定し、かつ前記デバイスに関連する前記コスト−効用関数に基づいて、現在の動作状態から前記動作要求データによって示される所望の動作状態までの最低コストの経路を推定するように構成された最短経路アルゴリズムを使用して前記デバイスの前記予測電力需要データを決定し、前記最低コストの経路のコストが、少なくとも部分的には前記電力割振りデータに基づいて推定される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記最短経路アルゴリズムは、前記デバイスに関連する前記コスト−効用関数に基づいて、現在の動作状態から前記動作要求データによって示される所望の動作状態までの最低コストの経路を推定するように構成されており、前記最低コストの経路のコストは、少なくとも部分的には前記電力割振りデータに基づいて推定される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記システムコントローラおよび前記サブシステムコントローラは航空機の配電システムに含まれており、前記第２の期間は前記第１の期間の後に発生する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記システムコントローラは、前記第１の期間中にすべての負荷によって消費される全電力についての上方電力需要制約、１つまたは複数の負荷のそれぞれに関連する下方電力需要限界、ならびに１つまたは複数の電源のそれぞれに関連する上方電力出力境界に従って複数のサブシステムに電力を割り振るようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記複数のサブシステムのそれぞれは、前記第１の期間中に予め定義された制約内でその動作が任意選択であるスケジュール可能ユニットに対応しており、前記システムコントローラは、前記第１の期間中にその動作が任意選択ではない１つまたは複数の非スケジュール可能ユニットについて前記第１の期間中の電力の割振りを決定するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
9. 前記非スケジュール可能ユニットは飛行安全システムを含み、前記スケジュール可能ユニットはコンビニエンスシステムを含む、請求項８に記載のシステム。
10. それぞれが少なくとも１つの対応するデバイスに関連付けられている複数のサブシステムのそれぞれについて電力の割振りを決定することと、
    前記複数のサブシステムの特定のサブシステムのための電力の割振りを示す電力割振りデータを生成することと、
    前記特定のサブシステムのデバイスを動作させるための要求を示す動作要求データを受け取ることと、
    前記電力割振りデータ、前記動作要求データ、および前記デバイスに関連するコスト−効用関数に基づいて前記デバイスの動作をモデル化し、デバイスのモデル化された動作を生成することと、
    前記デバイスのモデル化された動作に関連する予測電力需要データを識別するステップと
    を含む方法。
11. 前記複数のサブシステムのそれぞれについての電力の割振りを、前記予測電力需要データに応答して更新することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 生成されると予測される全電力を、１つまたは複数の電源デバイスに基づいて決定することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 消費されると予測される全電力が、生成されると予測される全電力に等しいかどうかを、前記予測電力需要データに基づいて決定することと、
    前記消費されると予測される全電力が前記生成されると予測される全電力に等しくないとき、供給される電力の量を増大するように電源デバイスを開始するか、または負荷デバイスへの電力の割振りを低減することと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記動作要求データが、前記デバイスに関連する動作設定点を示すユーザ入力を介して受け取られる、請求項１０に記載の方法。

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