[发明专利]一种多执行单元的能量均衡指令分配方法

摘要

本发明涉及一种多执行单元的能量均衡指令分配方法，该方法可以依靠执行单元之间的数据交互实现控制分配，各执行单元根据自身的能量值计算能量均衡因子可实现各执行单元的能量均衡。该方法与常规控制分配方法在以下方面存在优势：1)本方法为分布式算法，归一化能量值、能量均衡因子等计算都不需要中心单元，没有由于中心单元导致系统失效的风险，提高了系统的鲁棒性；2)本方法可以实现各执行单元之间的能量均衡，能够根据执行单元剩余能量和执行单元的相互交互协商，调整自身分配比例；3)本方法可以的交互过程可以随时中止，仍能保证控制分配准确性，仅影响能量均衡效果。

主权项

1.一种多执行单元的能量均衡指令分配方法，其特征在于步骤如下：步骤1：设有n0(n0≥1)个执行单元与控制器直接相连，用集合Ac表示。控制器将v(t)发送给与其相连的执行单元；定义t时刻控制器输出的待分配的d(d≥1)维控制指令为v(t)∈Rd×1；定义系统的执行单元总数为n(n≥n0)个，其承担的控制指令分配比例为用向量ρ表示，且ρ＝[ρ1 ρ2 … ρn]T∈Rn×1其中，ρi，i∈{1,2,...,n}为执行单元i的分配比例，由执行单元i维护；且对于任意i∈{1,2,...,n}均有0≤ρi≤1；步骤2：执行单元i在接收到控制指令v(t)后,当v(t)是否为新指令，利用下式更新自身分配比例，进行步骤3：否则进行步骤3步骤3：执行单元i根据自身控制效率矩阵Di∈Rd×d计算对应v(t)的期望输出ui其中，执行单元安装方向以及内部执行器布局应保证控制效率矩阵Di可逆；计算执行单元i的归一化能量值向量ε＝[ε1 ε2 … εd]∈Rd×1(1)对于推力器等单向执行器，计算归一化能量向量用下式：其中，fi当前执行单元i的剩余能量，F为执行单元的总储能；(2)对于反作用飞轮等双向充能执行器，用下式计算归一化能量向量其中，rik当前执行单元i的剩余能量，rmax为执行单元的总储能；步骤4：计算执行单元i自身的能量平衡因子其中ω_max为提前设定的平衡因子上限值，其满足限制：其中Δt为细胞之间交互时间间隔，L为用无向图描述的细胞连接拓扑对应的拉普拉斯矩阵；步骤5：执行单元i将自身的能量均衡因子ωi，控制分配比例ρi和控制指令v(t)发送给其所有相邻节点j∈V(i)，V(i)为与执行单元i相连的执行单元的集合；执行单元j接收到数据后进行步骤三、步骤四计算其自身的均衡因子ωi，控制分配比例ρi，并返回执行单元i；执行单元i利用下式更新自身的分配比例ρi若达到交互时间限制，则继续步骤六，否则返回步骤2；步骤6：经过上述交互后，各执行单元均获得了控制指令v(t)及控制分配比例ρi i∈{1,2,...,n}，各执行单元按下式计算其对应输出ui并同步输出：ui＝ρiv(t)。