基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制方法及装置

本技术属于多智能体系统控制，更具体地，涉及一种基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制方法及装置。

背景技术：

1、随着多智能体技术的快速发展，多智能体协同控制在工程领域中得到广泛应用，例如在虚拟电厂系统中。将多虚拟机组协同控制应用于虚拟电厂系统中需要考虑多虚拟机组一致性问题，现有的基于多虚拟机组一致性控制方法主要考虑虚拟机组状态量之间节点对节点的关系，根据多虚拟机组网络的拓扑结构，在基于节点的事件触发机制满足触发条件时，虚拟机组向所有相邻的虚拟机组同时传输当前信息。然而，现有的基于多虚拟机组一致性控制方法在控制过程中会造成大量虚拟机组的通信资源消耗和电能消耗，实际应用性较差。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制方法及装置，主要目的在于解决目前存在现有的基于多虚拟机组一致性控制方法在控制过程中会造成大量的虚拟机组的通信资源消耗和电能消耗，实际应用性较差的问题。

2、依据本技术第一方面，提供了一种基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制方法，所述虚拟电厂系统包括多个虚拟机组，包括：

3、基于所述多个虚拟机组建立所述虚拟电厂系统的边对边有向通信拓扑图，以及基于所述边对边有向通信拓扑图建立所述虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵，其中，所述边对边有向通信拓扑图由多个虚拟机组节点、相邻虚拟机组节点之间的边以及每个边的权重矩阵组成；

4、基于所述虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵确定所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程，以及基于所述边对边的动力学方程中各虚拟机组的输出频率获得各虚拟机组的边对边一致性误差、边事件测量采样误差，其中，所述边对边的动力学方程由所述边对边有向关联矩阵以及各虚拟机组的输出频率、待确定边事件触发控制协议组成；

5、基于各虚拟机组的边事件测量采样误差和对应边的权重矩阵确定各虚拟机组的边事件触发控制协议，以及确定各虚拟机组的边事件触发机制，当一虚拟机组的边事件触发机制满足触发条件时，更新所述虚拟机组的边事件触发控制协议；

6、基于各虚拟机组的边事件触发控制协议、边对边一致性误差控制各虚拟机组的边状态收敛至同一目标，以使所述虚拟电厂系统达到一致性状态。

7、可选地，所述基于所述虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵确定所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程，包括：

8、建立各虚拟机组一致性的动力学方程，所述各虚拟机组一致性的动力学方程由虚拟机组的输出功率和虚拟机组的边事件触发控制协议组成；

9、基于所述边对边有向关联矩阵将各虚拟机组的输出功率由节点空间映射到边空间，得到所述虚拟电厂系统的边对边状态变量；

10、利用所述虚拟电厂系统的边对边状态变量对所述各虚拟机组一致性的动力学方程进行简化，得到所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程。

11、可选地，所述利用所述虚拟电厂系统的边对边状态变量对所述各虚拟机组一致性的动力学方程进行简化，得到所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程，包括：

12、对所述边对边有向关联矩阵进行标记，得到标记后的边对边有向关联矩阵，所述标记后的边对边有向关联矩阵由含有任意生成树的通信拓扑图的全列秩关联矩阵和未包含任意生成树的通信拓扑图的剩余边对应的关联矩阵组成；

13、利用所述全列秩关联矩阵和所述剩余边对应的关联矩阵对所述边对边有向关联矩阵进行简化，得到简化后的边对边有向关联矩阵；

14、利用所述简化后的边对边有向关联矩阵对所述虚拟电厂系统的边对边状态变量进行简化，得到所述虚拟电厂系统的简化后边对边状态变量；

15、利用所述简化后边对边状态变量将各虚拟机组一致性的动力学方程转化为所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程。

16、可选地，所述基于所述边对边的动力学方程中各虚拟机组的输出频率获得各虚拟机组的边对边一致性误差、边事件测量采样误差，包括：

17、从所述虚拟电厂系统的简化后边对边状态变量中提取各虚拟机组的边状态变量，各虚拟机组的边状态变量由所述边对边有向关联矩阵和虚拟机组的输出功率组成；

18、确定各虚拟机组的边对边一致性误差，其中，各虚拟机组的边对边一致性误差等于虚拟机组的边状态变量与一相邻虚拟机组的边状态变量之间的差值；

19、确定各虚拟机组的边状态变量对应的估计值变量，计算各虚拟机组的估计值变量与对应边状态变量之间的差值，得到各虚拟机组的边事件测量采样误差。

20、可选地，所述确定各虚拟机组的边事件触发机制之前，所述方法还包括：

21、基于所述边对边有向关联矩阵、各虚拟机组的边对边一致性误差以及对应边的权重矩阵确定各虚拟机组的触发函数；

22、基于所述各虚拟机组的触发函数确定各虚拟机组的边事件触发机制。

23、可选地，所述当一虚拟机组的边事件触发机制满足触发条件时，更新所述虚拟机组的边事件触发控制协议，包括：

24、当一虚拟机组的边事件触发机制满足触发条件时，设置所述虚拟机组的边事件测量采样误差为0以使所述虚拟机组的边状态变量等于对应的估计值变量，采用所述虚拟机组的边状态变量对所述虚拟机组的边事件触发控制协议中对应的估计值变量进行替换，得到更新后的所述虚拟机组的边事件触发控制协议。

25、可选地，所述基于各虚拟机组的边事件触发控制协议、边对边一致性误差控制各虚拟机组的边状态收敛至同一目标，以使所述虚拟电厂系统达到一致性状态，包括：

26、基于各虚拟机组的边对边一致性误差建立李雅普诺夫函数，以及确定各虚拟机组的边对边一致性误差的导数；

27、对所述李雅普诺夫函数进行求导，得到李雅普诺夫函数的导数，将各虚拟机组的边对边一致性误差的导数代入所述李雅普诺夫函数的导数中，得到李雅普诺夫函数的中间导数；

28、利用所述触发条件对所述李雅普诺夫函数的中间导数进行处理，得到李雅普诺夫函数的目标导数，将所述李雅普诺夫函数的目标导数设置为指定值，以便控制各虚拟机组的边状态收敛至同一预设目标，以使所述虚拟电厂系统达到一致性状态，所述指定值的取值小于或等于0。

29、可选地，所述预设目标为虚拟机组的输出功率与相邻虚拟机组的输出功率相同。

30、依据本技术第二方面，提供了一种基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制装置，所述虚拟电厂系统包括多个虚拟机组，包括：

31、建立模块，用于基于所述多个虚拟机组建立所述虚拟电厂系统的边对边有向通信拓扑图，以及基于所述边对边有向通信拓扑图建立所述虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵，其中，所述边对边有向通信拓扑图由多个虚拟机组节点、相邻虚拟机组节点之间的边以及每个边的权重矩阵组成；

32、确定模块，用于基于所述虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵确定所述虚拟电厂系统的边对边的动力学方程，以及基于所述边对边的动力学方程中各虚拟机组的输出频率获得各虚拟机组的边对边一致性误差、边事件测量采样误差，其中，所述边对边的动力学方程由所述边对边有向关联矩阵以及各虚拟机组的输出频率、待确定边事件触发控制协议组成；

33、更新模块，用于基于各虚拟机组的边事件测量采样误差和对应边的权重矩阵确定各虚拟机组的边事件触发控制协议，以及确定各虚拟机组的边事件触发机制，当一虚拟机组的边事件触发机制满足触发条件时，更新所述虚拟机组的边事件触发控制协议；

34、控制模块，用于基于各虚拟机组的边事件触发控制协议、边对边一致性误差控制各虚拟机组的边状态收敛至同一目标，以使所述虚拟电厂系统达到一致性状态。

35、借由上述技术方案，本技术提供了一种基于多智能体的虚拟电厂系统一致性控制方法及装置，本技术首先建立虚拟电厂系统的边对边有向通信拓扑图，进而建立虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵，通过虚拟电厂系统的边对边有向关联矩阵确定虚拟电厂系统的边对边的动力学方程，进而通过虚拟电厂系统的边对边的动力学方程中各虚拟机组的输出频率获得各虚拟机组的边对边一致性误差、边事件测量采样误差，之后基于各虚拟机组的边事件测量采样误差和对应边的权重矩阵确定各虚拟机组的边事件触发控制协议，接着判断各虚拟机组的边事件触发机制是否满足触发条件，当一虚拟机组的边事件触发机制满足触发条件时，更新虚拟机组的边事件触发控制协议，通过各虚拟机组的边事件触发控制协议、边对边一致性误差控制各虚拟机组的边状态收敛至同一目标，从而使虚拟电厂系统达到一致性状态；本技术对边事件触发机制满足触发条件的虚拟主机对应的虚拟机组的边事件触发控制协议进行更新，后续基于此控制各虚拟机组的边状态收敛至同一目标，解决了多虚拟机组一致性问题，有效降低了虚拟机组间的通信频率，进而降低了虚拟机组的通信资源消耗和电能消耗，增强了实际应用性。

36、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。