協(xié)作式分布式模型預(yù)測控制算法通信策略研究.pdf

1、在處理大規(guī)模系統(tǒng)的控制問題中，分布式控制平衡了集中式控制優(yōu)良的控制性能和分散式控制的安全性，是一種較為理想的控制方式。模型預(yù)測控制(Model PredictiveControl)憑借其對約束的處理能力和系統(tǒng)未來行為的預(yù)測能力，廣泛應(yīng)用到分布式控制中，形成了分布式模型預(yù)測控制(Distributed Model Predictive Control)。協(xié)作式分布式模型預(yù)測控制算法憑借全局的優(yōu)化范圍，可以實(shí)現(xiàn)帕累托(Pareto)最優(yōu)解，

2、但該優(yōu)異控制性能的實(shí)現(xiàn)依賴于較高的通信負(fù)擔(dān)，尤其當(dāng)子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)較多時(shí)，通信負(fù)擔(dān)會十分沉重，阻礙協(xié)作式分布式模型預(yù)測控制在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展。
　　針對協(xié)作式分布式模型預(yù)測控制算法，本文在減少其高通信負(fù)擔(dān)方面開展了研究，主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)提出了一種基于層次分解的分布式模型預(yù)測控制算法，根據(jù)系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)，采用解釋模型法和回路分解算法，將子系統(tǒng)劃分到若干個(gè)連通集內(nèi)，并定義各連通集的層次順序，最后，按照連通集順序依次運(yùn)算

3、求解各子系統(tǒng)的最優(yōu)輸入。由于子系統(tǒng)只需要與連通集內(nèi)的其他子系統(tǒng)通信，不需要和連通集外的子系統(tǒng)進(jìn)行通信，此協(xié)同策略降低了通信負(fù)擔(dān);
　　(2)提出了一種基于事件觸發(fā)器的分布式模型預(yù)測控制算法。引入0-1變量來表示兩個(gè)子系統(tǒng)間是否需要耦合，構(gòu)造動(dòng)態(tài)耦合模型，并根據(jù)該模型提出綜合控制性能和通信代價(jià)的多目標(biāo)優(yōu)化命題，耦合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化會改變原命題中耦合部分的結(jié)構(gòu)，通過忽略一些子系統(tǒng)間的耦合作用，這些子系統(tǒng)之間不再需要進(jìn)行通信，降低了通信負(fù)擔(dān)。