切换外部系统条件下的协作式输出调节及其在微电网中的应用

The cooperative output regulation problem is one of the fundamental problems in the cooperative control problems of multi-agent systems, which aims to design a distributed control law to maintain the stability of the closed-loop system, and meanwhile, to achieve reference tracking and disturbance rejection. In the existing cooperative output regulation problems, the exosystem is time invariant. Therefore, the generated reference signals are the algebraic combination of several classes of reference signals. However, in some real applications, the switch of different classes of reference signals is of more practical value, such as the power control problem for distributed generators in grid-connected microgrids. Motivated by the intelligent control problem of microgrids, in this project, we will consider the cooperative output regulation problem with a switched exosystem. The key to the solution of this problem is the establishment of a new dynamic distributed feedforward approach, which is used to calculate the minimum dwell time of the switching signal to maintain the stability of the closed-loop system, and to optimize the control parameters to reduce the magnitude of the steady state peaking errors. This project, on one hand, can enrich the existing cooperative output regulation theory and develop new mathematical tools for solving the cooperative control problems of multi-agent systems, and on the other hand, can offer a better solution for the intelligent control problems of microgrids and provide the future prototype system with solid theoretical support.

协作式输出调节问题是多自主体系统协作式控制中一类重要的问题，其旨在设计分布式控制器，使得闭环系统稳定的同时兼顾参考信号的跟踪与干扰信号的抗御。在现有的协作式输出调节问题中，外部系统通常为定常系统，其产生的外部信号为各类信号在空间上的代数组合。而在一些工程应用中，不同种类的信号在时间上的切换更贴合实际需求，例如并网模式下微电网中分布式发电设备的功率控制问题。本项目在微电网智能控制的应用背景下，拟研究在切换外部系统条件下的协作式输出调节问题。其核心内容为发展一套新的动态分布式前馈方法，用以计算切换信号的最小驻留时间，确保闭环系统稳定，并通过优化控制参数，减小稳态峰状误差幅值。该项目的完成一方面可以丰富现有的协作式输出调节理论，为解决多自主体系统协作式控制问题提供新的数学工具，另一方面可为微电网的智能控制提供更好的解决方案，并为下一阶段在实际系统中的应用提供可靠的理论支持。

协作式输出调节问题是多自主体系统协作式控制中一类重要的问题，其旨在设计分布式控制器，使得闭环系统稳定的同时兼顾参考信号的跟踪与干扰信号的抗御。在现有的协作式输出调节问题中，外部系统通常为定常系统，其产生的外部信号为各类信号在空间上的代数组合。而在一些工程应用中，不同种类的信号在时间上的切换更贴合实际需求，例如并网模式下微电网中分布式发电设备的功率控制问题。本项目在微电网智能控制的应用背景下，拟研究在切换外部系统条件下的协作式输出调节问题。项目的主要研究内容包括两个方面：1. 在切换外部系统条件下，针对一般线性系统的协作式输出调节问题；2. 在切换外部系统条件下，针对一类含匹配未知动态的非线性系统的协作式输出调节问题。项目取得的主要结果包括：1. 建立了切换外部系统条件下协作式输出调节问题的理论体系，提炼出系统化的求解工具，发展了一类动态分布式前馈方法以适应切换外部系统的新特性。2. 发展了与动态分布式前馈方法相适应的新的控制技术与方法，如动态分布式观测器，动态调节器方程在线解算器，动态李雅普诺夫函数分析方法等。项目的相关研究成果已用于解决并网模式微电网的功率控制问题，为微电网系统的实际应用提供了可靠的理论支持。