Distributed Model Predictive Control Using a Chain of Tubes
The University of Sheffield（谢菲尔德大学）
本文提出一种新的分布式MPC算法，通过嵌套的两个鲁棒控制器实现动态耦合子系统的调控，核心方法是内层控制器生成名义参考轨迹，外层控制器考虑耦合影响生成分布式控制动作，采用管子方法保证鲁棒性，并通过补充约束确保递归可行性。
2017-03-27 cs.SY eess.SY math.OC
Communication Delay Co-Design in $\mathcal{H}_2$ Distributed Control Using Atomic Norm Minimization
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出利用原子范数最小化设计通信架构，通过二次锥规划实现H2分布式最优控制中的通信架构与控制律协同设计。
2015-09-20 cs.SY eess.SY math.OC
Containment Control of Linear Multi-Agent Systems with Multiple Leaders of Bounded Inputs Using Distributed Continuous Controllers
State Key Laboratory for Turbulence and Complex Systems, Department of Mechanics and Engineering Science, College of Engineering, Peking University（北京大学工学院力学与工程科学系湍流研究国家重点实验室）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本文研究了具有通用线性动力学和多领导者多智能体系统的一致性控制问题，设计了分布式静态连续控制器，使一致性误差统一最终有界，并可任意小。进一步提出分布式自适应连续控制器，无需知道拉普拉斯矩阵的特征值和领导者输入的上界。
2013-12-28 cs.SY eess.SY math.OC
First Order Methods For Globally Optimal Distributed Controllers Beyond Quadratic Invariance
研究了离散时间有限时域下的分布式线性二次高斯（LQG）控制问题，其中控制器线性依赖于输出的历史，并且要求控制器位于给定的子空间中，例如具有一定的稀疏模式.众所周知，这个问题可以在Youla域内用凸规划来解决，当且仅当一个称为二次不变性（QI）的条件成立。在本文中，我们首先表明，给定QI稀疏约束，可以直接下降的梯度内的输出反馈控制器的域的代价函数和收敛到全局最优。注意，尽管代价函数是非凸的，但仍保证收敛。其次，我们刻画了一类唯一平稳（US）问题，其中一阶方法保证收敛到全局最优。我们表明，类US问题是严格大于强QI问题，它不包括在QI问题。我们参考图1了解详细信息。最后，我们提出了一个易于处理的测试美国的财产。
2019-09-24 cs.SY eess.SY math.OC
Sparsity Invariance for Convex Design of Distributed Controllers
我们解决的问题，设计最优的线性时不变（LTI）稀疏控制器的LTI系统，这对应于最小化的控制器结构上的稀疏约束的闭环系统的范数。这个问题一般是NP难的，并促使发展易于处理的近似。我们刻画了一类凸约束的基础上的稀疏不变性（SI）的新概念。SI的基本思想是为传递矩阵Y（s）和X（s）设计稀疏模式，使得任何相应的控制器K（s）=Y（s）X（s）^-1表现出期望的稀疏模式。对于稀疏性约束，SI方法超越了二次不变性（QI）的概念：1）SI方法总是产生凸约束; 2）当QI保持并且至少考虑最近的QI子集时，通过SI方法的解保证是全局最优的。此外，SI的概念自然适用于设计结构化的静态控制器，而QI是不可利用的。数值例子表明，即使对于非QI的情况下，SI可以恢复的解决方案是1）全局最优的，2）严格比以前的方法更好。
2020-07-11 cs.SY eess.SY math.OC
Event-Driven Receding Horizon Control For Distributed Persistent Monitoring in Network Systems
我们解决多代理持续监测问题定义在一组节点（目标）互连的网络拓扑。在有限的时间内评估的平均整体节点状态的不确定性的措施是通过控制代理的合作团队的运动来最小化。为了解决这个问题，我们提出了一个事件驱动的滚动时域控制方法，计算效率高，分布式和在线。所提出的控制器不同于现有的在线基于梯度的参数控制器和离线贪婪循环搜索方法，往往导致低性能的局部最优或计算密集型的集中式解决方案。在这个控制器中的一个关键的新元素是，它自动优化其规划的时域长度，从而使其参数自由。我们表明，对于在调用滚动时域控制器的每个事件中遇到的每个分布式优化问题，都可以获得显式的全局最优解。数值结果显示，与最先进的分布式在线参数控制解决方案相比，改进。
2020-10-03 cs.SY eess.SY math.OC
On a small-gain approach to distributed event-triggered control
Sapienza University of Rome（罗马大学）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）
本文提出基于小增益定理的分布式事件触发控制方案，解决大规模系统通过共享有限通信介质进行稳定的问题，并讨论避免Zeno现象的两种变体。
2011-07-11 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Adaptive Attitude Synchronization of Multiple Spacecraft
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Peking University（北京大学）
针对未知惯性矩阵的多航天器，提出两种分布式自适应控制器，分别解决无虚拟领导者和有虚拟领导者情况下的姿态同步与跟踪问题。
2011-06-10 cs.SY eess.SY math.OC
Control of distributed-parameter systems using normal forms: An introduction
本文介绍利用规范形控制分布参数系统，针对双曲型线性PDE-ODE系统提出平坦性控制和反步设计两种跟踪控制器方法。
2023-05-16 cs.SY eess.SY math.OC
Informativity for centralized design of distributed controllers for networked systems
最近在数据驱动控制方面的工作已经导致了直接从未知系统的测量中找到稳定控制器的方法。然而，对于多智能体系统，我们往往有兴趣找到控制器，考虑到他们的分布式性质。例如，完整状态可能无法在每个代理处用于反馈。为了处理这样的信息，我们考虑的问题，找到一个给定的块结构的反馈控制器的测量数据的基础上。此外，我们提供了一个算法，如果它收敛，导致最大稀疏控制器。
2022-07-29 math.OC
A graph-informed regret metric for optimal distributed control
EPFL（洛桑联邦理工学院）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；University of Oxford（牛津大学）
提出空间遗憾度量，衡量分布式控制器与拥有额外传感信息的先知控制器之间的最坏性能差距，并基于该度量设计分布式控制器，通过凸优化实现有限维近似，在电力系统仿真中有效抑制局部扰动。
2026-06-19 cs.SY eess.SY math.OC
A Technique for Designing Stabilizing Distributed Controllers with Arbitrary Signal Structure Constraints
本文提出了一种新的分布式控制器设计方法，利用线性定常系统的部分结构表示来表征系统的结构。这种部分结构表示，称为动态结构函数，表征{ \em信号结构}，或清单变量之间的开环因果依赖关系，捕获比传递函数的稀疏模式更丰富的结构概念。该设计技术顺序地构造任意控制器信号结构中的每个环节，并且主要结果证明所得到的控制器是稳定的或者没有具有期望结构的控制器可以稳定系统。
2012-09-15 math.OC
Distributed Robust Control of Linear Multi-Agent Systems with Parameter Uncertainties
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Peking University（北京大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
针对具有参数不确定性的线性多智能体系统，基于邻居相对状态和部分绝对状态设计分布式控制器，将分布式鲁棒控制问题等价为解耦线性系统的H∞控制问题，并给出连续时间系统的两步无保守性算法和离散时间系统的线性矩阵不等式充分条件。
2011-09-17 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal Distributed Controller Synthesis for Chain Structures: Applications to Vehicle Formations
本文研究了一类具有通信约束的关联系统在线性二次型条件下的最优分布式控制器综合问题。受有限重型车辆排队问题的启发，我们研究了由链图上的互连子系统组成的系统。通过将系统分解成正交模式，可以将费用函数分离成各个分量。因此，在状态空间中的最优控制器的推导如下立即。最优控制器的评估下的实际设置的重型车辆编队与通信约束。结果表明，通过增加一些通信链路，可以显着提高性能。结果表明，所提出的最优分布式控制器的性能几乎以及集中式线性二次型高斯控制器，并优于次优控制器的控制输入。此外，与次优控制器相比，控制输入能量可以显着减少，这取决于车辆在队列中的位置。因此，考虑前面的车辆，以及在一个队列中的燃料最优的后续车辆的重要性的结论。
2012-04-09 math.OC
Reinforcement Learning for Distributed Transient Frequency Control with Stability and Safety Guarantees
本文提出基于强化学习的分布式暂态频率控制方法，结合Lyapunov稳定性与安全关键控制推导充分条件，并通过分布式动态预算分配降低保守性，在IEEE 39节点系统上验证了稳定性、安全性及最优性的提升。
2024-01-06 cs.SY eess.SY math.OC
Exponential convergence under distributed averaging integral frequency control
University of Groningen（格罗宁根大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文研究了分布式平均积分控制器在电力网络最优频率调节中的性能和鲁棒性，构建了严格李雅普诺夫函数以量化闭环系统的指数收敛率，并探讨了通信网络中断对系统稳定性及收敛率的影响。
2017-07-07 cs.SY eess.SY math.OC
Global Asymptotic Stability for General Linear MIMO Distributed Systems: An Approach Based on Robust-Adaptive Controllers
稳定性是分布式线性多输入多输出系统的一个重要特征。全局渐近稳定性通常可以保证使用分散或分布式控制架构时，如果：（i）保守控制器的设计，（ii）集体稳定性条件得到满足，或（iii）相互作用项是中性的。本文扩展了集体稳定性方法，将自适应控制器，并表明，这种方法是不够的大增益互联系统。随后，我们表明，全球渐近稳定性可以系统地确保利用向量李雅普诺夫函数和代数Riccati方程。这导致了可扩展的分布式架构，其中本地控制器需要来自相应子系统和相邻控制器的信息。方便地，通信流具有与互连图相同的拓扑。理论结果通过所提出的架构的直流电网电压控制的应用程序进行了验证。
2018-03-05 math.OC
Distributed Optimization for Reactive Power Sharing and Stability of Inverter-Based Resources Under Voltage Limits
针对交流电网中逆变器型资源无功均分与电压约束耦合的问题，提出含局部积分控制器和分布式原始-对偶优化器的控制方法，优先保障电压约束并实现无功均分，经奇异摄动理论分析稳定性并通过两类微电网仿真验证有效性。
2023-02-28 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed Optimal Output Consensus of Uncertain Nonlinear Multi-Agent Systems over Unbalanced Directed Networks via Output Feedback
针对不平衡有向图上规范形式的不确定非线性多智能体系统的分布式最优输出一致性问题，提出了一种新的基于扰动器的输出反馈控制方法.该问题的主要挑战在于不平衡有向图和多智能体系统的非线性，其智能体状态不能用于反馈控制。基于两层控制器结构，首先设计了一个分布式最优协调器，将所考虑的问题转化为参考跟踪问题。然后，分散输出反馈控制器的发展，以稳定所得到的增广系统。在控制器设计中，利用高增益观测器来估计存在不确定性和干扰的代理状态，使得所提出的控制器仅依赖于代理输出。在标准假设下证明了代理输出的半全局收敛性，并使所有局部代价函数之和最小化。所得到的结果的一个关键特点是，所考虑的非线性代理只需要局部Lipschitz，并具有全局渐近稳定和局部指数稳定的零动态。
2021-11-16 cs.SY eess.SY math.OC
A Sparse Polytopic LPV Controller for Fully-Distributed Nonlinear Optimal Control
本文研究图上非线性动力系统的分布式最优控制，即每个子系统的动态特性仅依赖于相邻状态的大规模系统。从以前的工作中，我们设计了一个基于云的部分分布式解决方案，在这里，我们提出了一个完全分布式的算法。本文的方法的关键新颖之处在于设计了一个稀疏控制器来稳定非线性系统在分布式算法每次迭代的轨迹。所提出的控制器是基于一个稳定控制器的多面体线性参数变化（LPV）系统满足非凸稀疏约束的设计。由于一个合适的选择的顶点矩阵和迭代过程中使用凸近似的非凸矩阵问题，我们能够设计一个控制器，其中每个代理可以本地计算的反馈增益在每次迭代通过简单地结合一些顶点矩阵，可以预先离线计算的系数。我们显示的有效性的策略上进行的多智能体编队控制问题的模拟。
2020-01-28 math.OC
Efficient Learning of Distributed Linear-Quadratic Controllers
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
在这项工作中，我们提出了一个鲁棒的方法来设计分布式控制器的未知但稀疏的线性和定常系统。通过利用现代技术在分布式控制器的合成和结构化的线性逆问题适用于系统辨识，我们表明，近最佳的分布式控制器可以学习与次线性样本复杂度和计算与近线性的时间复杂度，都相对于系统的尺寸测量。特别是，我们提供了尖锐的端到端的保证的稳定性和性能的设计的分布式控制器，并证明了稀疏系统，所需的样本的样本个数，以保证鲁棒性和接近最优性能的设计的控制器可以显着小于的系统的尺寸。最后，我们证明了所提出的最优化问题可以通过迭代求解一系列小的二次规划，以接近线性的时间复杂度求解到全局最优解。
2019-10-11 cs.LG math.OC stat.ML
Optimal Scheduling of Distributed Energy Resources Considering Volt-VAr Controller of PV Smart Inverters
本文提出了一种分布式能源（DER）和光伏智能逆变器的运行调度模型与电压无功控制器使用精确的交流最优潮流（ACOPF）在不平衡的配电网。基于IEEE 1547-2018标准提出了分布式混合相光伏智能逆变器局部电压无功下垂控制器的数学混合整数模型，并将其纳入不平衡ACOPF中，这使得电压无功控制器的有效利用不仅可以缓解局部电压问题，而且可以在馈线级别缓解电压问题。该模型进行了测试，在亚利桑那州的配电馈线的两个实际快照。此外，建议的操作进度安排法考虑光伏智能逆变器的电压无功下垂控制器相比，最近的工作在调度的光伏智能逆变器。结果表明，该模型得到的光伏智能逆变器的调度可以通过逆变器的本地控制器来实现。
2022-10-02 math.OC
Distributed Algorithm for the Global Optimal Controller of Nonlinear Multi-Agent Systems
School of Control Science and Engineering, Shandong University（山东大学控制科学与工程学院）；School of Computer Science and Technology, Shandong University（山东大学计算机科学与技术学院）；Department of Applied Mathematics, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学应用数学系）
本文提出在信息结构受限下，通过分布式近似哈密顿-雅可比-贝尔曼方程实现非线性多智能体系统的全局最优控制器设计，验证了算法的有效性。
2026-04-07 math.OC
Distributed PI-Control with Applications to Power Systems Frequency Control
研究了网络化动力系统的分布式PI控制器。给出了该控制器能够镇定一般线性系并消除静态控制误差的充分条件。所提出的控制器应用于电力传输系统的频率控制。充分的稳定性准则，推导出，它表明，控制器的参数总是可以选择，使闭环中的频率收敛到标称工作频率。我们表明，发电机的负载共享属性保持，即，发电机的输入功率与控制器参数成比例。在IEEE 30节点测试网络上进行了仿真，验证了该控制器的有效性。
2014-09-30 math.OC
Distributed Controllers for Multi-Terminal HVDC Transmission Systems
高压直流（HVDC）是一种越来越常用的长距离电力传输技术，主要是由于其低电阻损耗。本文对电压下垂法（VDM）进行了综述，并提出了三种新型的多端高压直流输电（MTDC）分布式控制器。给出了所设计的控制器使闭环系统平衡点渐近稳定的充分条件。这些条件提供了对合适的控制器架构的洞察，例如，通信图应该与MTDC系统的图相同，包括边权重。只要闭环系统的平衡点是渐近稳定的，它示出的电压渐近收敛到预定义的范围内。此外，注入电流的二次成本渐近最小化。建议的控制器进行评估的四总线MTDC系统。
2015-12-11 math.OC
A Canonical Form for First-Order Distributed Optimization Algorithms
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Wisconsin Institute for Discovery（威斯康星发现研究所）
本文提出了一种规范形式，用于描述任何可以在每个迭代中使用一次通信和梯度计算的分布式优化算法，每个代理最多存储两个状态变量，该形式通过一组最小的参数能够系统地分析和设计分布式优化算法。
2019-07-15 cs.DC cs.SY eess.SY
Distributed Solving of Linear Quadratic Optimal Controller with Terminal State Constraint
针对多智能体仅掌握局部矩阵参数且受终端状态约束的连续时间 LQ 控制问题，提出基于 Riccati 方程分布式迭代和反向微分方程的最优控制器求解算法，并推广至异构多智能体一致性控制。
2025-10-20 math.OC
Fully Distributed Adaptive Controllers for Cooperative Output Regulation of Heterogeneous Linear Multi-agent Systems with Directed Graphs
本文考虑了线性多智能体系统的合作输出调节问题，该系统具有有向通信图、异构线性子系统和输出仅可用于子系统子集的外系统。标称和不确定的线性子系统的情况下进行了研究。对于标称线性子系统的情况，设计了一种基于分布式自适应观测器的控制器，其中分布式自适应观测器用于子系统估计外生信号。对于不确定线性子系统的情形，将所提出的分布式观测器与内模原理相结合，解决了鲁棒合作输出调节问题。与现有的工作相比，本文的一个主要贡献是，所提出的控制方案可以设计和实现的一般有向图的每个子系统在一个完全分布式的方式。对于有无向图的特殊情况，进一步给出了分布式输出反馈控制律。
2015-01-23 math.OC
Distributed Primary Frequency Control through Multi-Terminal HVDC Transmission Systems
本文提出了一种分散控制器，用于通过多端HVDC电网共享初级交流频率控制储备。通过使用李雅普诺夫参数，所提出的控制器被证明是稳定的闭环系统的平衡组成的互联的AC和HVDC电网，给定任何积极的控制器增益。通过分析闭环系统的平衡点，对比例控制器引起的静态控制误差进行了量化和有界性分析。将所提出的控制器应用于由直流输电网互联的三个异步交流区域组成的测试电网，并通过仿真验证了其有效性。
2015-12-11 math.OC
Distributed Reinforcement Learning for Decentralized Linear Quadratic Control: A Derivative-Free Policy Optimization Approach
John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
研究了具有部分状态观测和局部代价的分散线性二次型控制的分布式强化学习问题。我们提出了一个零阶分布式策略优化算法（ZODPO），学习线性局部控制器在分布式的方式，利用策略梯度，零阶优化和共识算法的思想。在ZODPO中，每个代理通过一致性估计全局成本，然后基于零阶梯度估计并行执行局部策略梯度。即使在大规模系统中，ZODPO也只需要有限的通信和存储。此外，我们调查的非渐近性能的ZODPO，并表明，样本的复杂性，以接近一个平稳点是多项式的误差容限的逆和问题的尺寸，展示了ZODPO的可扩展性。我们还表明，整个ZODPO产生的控制器是稳定的控制器具有很高的概率。最后，我们在多区域HVAC系统上对ZODPO进行了数值测试。
2020-10-23 cs.LG cs.SY eess.SY
Secondary Frequency and Voltage Control of Islanded Microgrids via Distributed Averaging
在这项工作中，我们提出了新的分布式控制器的二次频率和电压控制在孤岛微电网。受合作控制技术的启发，所提出的控制器使用本地化信息和最近邻通信来共同执行次级控制动作。频率控制器将微电网频率快速调节到其标称值，同时保持分布式发电机之间的有功功率共享。电压控制器的调谐提供了电压调节和无功功率共享的冲突目标之间的简单且直观的权衡。我们的设计不需要了解微电网拓扑结构、阻抗或负载。分布式架构允许灵活性和冗余，并消除了对中央微电网控制器的需求。我们提供了一个电压稳定性分析，并提出了广泛的实验结果验证我们的设计，验证通信故障下的鲁棒性能，并在即插即用操作。
2015-04-26 math.OC
Near-Optimal Distributed Linear-Quadratic Regulator for Networked Systems
Mathematics and Computer Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室数学与计算机科学部）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学电气与计算机工程系）；Department of Statistics, University of Chicago（芝加哥大学统计系）
本文研究了在线性二次控制设置中，去中心化程度与控制器性能之间的权衡。通过分析图上相互关联的智能体系统及一种称为κ-分布式控制的控制器，展示了在温和假设下，κ-分布式控制与集中最优控制的性能差异随κ指数级减小，表明适度去中心化可实现近最优性能。
2022-09-12 cs.LG cs.SY eess.SY
Distributed Linear Quadratic Regulator Robust to Communication Dropouts
我们提出了一种解决方案，以处理信息包丢失的分布式控制器的大规模网络。我们通过利用系统级综合方法来实现这一点，这是一种特别适合于以非常透明的方式处理信息交换的大型网络的控制框架。为此，我们提出了两种不同的方案控制器的合成和实施。第一个合成的控制器固有的鲁棒性辍学，这是后来实施的离线方式。对于第二种方法，我们离线合成一组控制器，然后根据系统中检测到的电流跌落在线切换不同的控制器。这两种方法的说明和比较通过一个仿真例子。
2021-03-05 math.OC
Quadratic Performance Analysis of Secondary Frequency Controllers
本文通过控制理论中的$H_2$范数概念研究了二次频率控制器的输入输出性能。我们考虑一个二次目标占备用采购的成本，并提供精确的分析公式的连续时间聚合平均控制器的性能。然后，我们将其与分布式平均控制器-寻求最优性条件，如相同的边际成本-和原始-对偶控制器，已获得注意的系统技术，设计分布式算法解决凸优化问题。我们的结论是，虽然聚合平均控制器的性能，如收集和广播，是独立于系统的大小和主要由控制增益驱动，普通香草闭环原-对偶控制器的规模与大小不佳，并没有提供任何改善前馈原-对偶控制器。最后，基于分布平均的控制器的规模与大小呈次线性关系，并且在高增益限制下与系统大小无关。
2020-07-31 math.OC
Distributed Frequency Control through MTDC Transmission Systems
在本文中，我们提出了分布式动态控制器共享通过多端HVDC（MTDC）电网连接的异步交流系统的频率遏制和恢复储备。控制器的通信结构是分布式的，在这个意义上，只需要本地和相邻的状态信息，而不是完整的状态。我们得到充分的稳定性条件，保证交流频率收敛到标称频率。同时，全局二次发电费用函数被最小化。所提出的控制器还调节MTDC电网的电压，渐近最小化的二次费用函数的偏离标称直流电压。结果是有效的分布式电缆模型的HVDC电网（例如$π$ -链接），以及交流系统的任意数量的同步机，每个由摆动方程建模。我们还提出了一个分散的，无通信版本的控制器。所提出的控制器进行了测试的高阶动态模型的电力系统组成的异步交流电网，建模为IEEE 14总线网络，通过六端HVDC电网连接。通过仿真成功地评估了控制器的性能。
2015-12-11 math.OC
Hierarchical Plug-and-Play Voltage/Current Controller of DC Microgrid Clusters with Grid-Forming/Feeding Converters: Line-independent Primary Stabilization and Leader-based Distributed Secondary Regulation
针对由成网/馈电变换器组成的直流微网结构，提出了一种适用于微网簇的分级即插即用电压/电流控制结构。在初级控制中，提出了一种基于局部参考的PSTV电压/电流控制器，实现了同时的电压支持和电流馈送功能。此外，镇定控制器的特点是显式的不等式，只涉及局部参数的MG。在二次侧，针对MG互联的系统，提出了一种基于领导者的电压/电流分布式控制器，实现电压和电流调节，而无需为每个MG指定单独的设定值。所提出的控制器需要一个通信网络，每个控制器只与它的通信邻居交换信息。通过该控制器，每个MG可以无缝地插入/退出系统，而与其他MG的电力线参数和模型无关。MG集群闭环稳定性的证明利用结构化的李雅普诺夫函数，拉萨尔不变性定理和图形拉普拉斯算子的性质。通过硬件在环（HiL）测试验证了理论结果。
2017-09-19 math.DS math.OC
Platooning of Connected Vehicles with Undirected Topologies: Robustness Analysis and Distributed H-infinity Controller Synthesis
本文考虑了无向拓扑结构的连接车辆的队列的鲁棒性分析和分布式$\mathcal{H}_{\infty}$（H ∞）控制器综合。我们首先用图论建立了一个统一的模型来描述具有外部干扰的同质排的集体行为。通过利用对称矩阵的谱分解，将车队的集体动力学等效分解为一组与单个车辆大小相同的子系统。然后，我们提供了一个显式的缩放趋势的鲁棒性度量$γ$增益，并引入了一个可扩展的多步骤的过程来综合一个分布式$\mathcal{H}_{\infty}$控制器的大规模排。结果表明，通信拓扑结构，特别是领导者的信息，鲁棒性能和控制器的综合产生很大的影响。进一步，建立了一个直观的最优化问题，用于优化队列系统的无向拓扑，并分析了目标的上界和下界，表明多个小队列的协调是控制大规模队列的合理结构.通过数值模拟来说明我们的发现。
2017-07-16 math.OC
A Youla Operator State-Space Framework for Stably Realizable Distributed Control
本文讨论了分布式控制综合问题。我们试图找到结构化的控制器，是稳定的实现在底层网络。我们使用离散时间线性系的算子形式来解决这个问题。这允许统一处理各种类别的线性系，例如，线性时不变（LTI）、线性时变（LTV）或线性切换系统。我们结合这个运营商表示的线性系与经典的Youla参数化的一个给定的网络结构的稳定可实现的控制器的特点。使用这个尤拉算子状态空间（YOSS）框架，我们表明，如果结构满足一定的子空间一样的假设，那么稳定性和性能问题都可以制定为凸优化，更精确地作为易处理的模型匹配问题的任何先验精度。此外，我们表明，从我们的方法找到的结构控制器可以稳定地实现在网络上，并提供了一个广义的分离原则。
2019-10-02 cs.SY eess.SY math.DS
Design of Distributed Controllers Seeking Optimal Power Flow Solutions Under Communication Constraints
本文重点研究了具有分布式能源（DER）的配电网络，并开发了驱动DER输出功率的控制器，以解决时变交流最优潮流（OPF）问题。控制器的设计是基于正则化拉格朗日函数的原始-对偶型方法，以及交流潮流方程的线性逼近。收敛和OPF解决方案跟踪能力被建立，同时确认：i）通信分组丢失，以及ii）控制信号的部分更新。后一种情况是特别相关的，因为它使得能够实现控制器的异步操作，其中DER设定点基于本地电压测量以快速时间尺度更新，并且基于通信约束在网络状态的信息可用时利用该信息。作为一个应用程序，本文认为配电系统具有高渗透水平的光伏系统，并表明，所提出的框架提供快速的电压调节能力，同时使近实时的追求AC OPF解决方案。
2016-12-22 math.OC
Reduced order in domain control of distributed parameter port-Hamiltonian systems via energy shaping
针对一维空间域上的一类分布参数系统，在端口-Hamilton框架下，给出了一种域内有限维控制器的设计方法.基于[25]，其中使用正反馈和后期集总方法，我们扩展了互连控制方法，并提出了一种新的能量整形方法，在系统的分布式空间域上使用早期集总方法。我们的两个主要控制目标是稳定的闭环系统，以及改善闭环系统的动态性能。与早期集总的方法，我们调查了两种情况下的控制器设计，理想的情况下，每个分布式控制器的行为独立的空间域（完全驱动），和更现实的情况下，控制器分段恒定在一定的时间间隔（欠驱动）。然后，我们分析了当无限维对象系统与有限维控制器相连时，闭环系统的渐近稳定性。此外，我们提供了一个例子的弹性振动弦的完全驱动的情况下，欠驱动的情况下的性能比较的仿真结果。
2023-02-01 math.OC
Performance Limitations of Distributed Integral Control in Power Networks Under Noisy Measurements
二次频率控制的分布式方法已经成为解决在具有日益分布式发电的电力网络中对更灵活的控制方案的需求的一种方式。分布式平均比例积分（DAPI）控制器提供了一种这样的方法。在本文中，我们分析了该控制器的瞬态性能，并具体解决了噪声频率测量下的性能问题。性能分析的H2范数度量，量化的同步瞬态中发生的功率损耗。虽然以前的研究表明，DAPI控制器表现良好，特别是在稀疏网络中，并与集中式平均PI（CAPI）控制器相比，我们的研究结果证明，加性测量噪声可能会对其性能和可扩展性产生显着的负面影响。这种影响被证明是减少与控制器的积分状态的增加节点间对齐，无论是通过增加增益或增加连接。然而，对于非常大和稀疏的网络，节点间对齐的要求是如此之大，以至于CAPI方法可能是优选的。总的来说，我们的研究结果表明，通过DAPI的分布式二次频率控制是可能的，并且在噪声测量下也可能表现良好，但需要仔细调整。
2018-02-28 math.OC
Distributed Feedback Controllers for Stable Cooperative Locomotion of Quadrupedal Robots: A Virtual Constraint Approach
本文的目的是开发分布式反馈控制算法，使四足机器人的合作运动，相互耦合的完整约束。这些约束可能来自于运动过程中对物体的协同操纵。在解决这个问题，复杂的混合动力学模型，描述协作腿运动进行了研究。复周期轨道（即，步态）的这些复杂的和高维的混合系统进行了研究。我们考虑一组虚拟约束来稳定单个智能体的运动。然后，该文件生成修改后的和本地的虚拟约束，每个代理，允许稳定的协作运动。最优分布反馈控制器，基于非线性控制和二次规划，施加局部虚拟约束。为了证明分析基础的力量，一个广泛的数值模拟的两个四足机器人与机器人操作器的合作运动。数值复杂混合模型具有64个连续时域、192个离散时间转换、96个状态变量和36个控制输入。
2019-10-01 math.OC
Improving performance of droop-controlled microgrids through distributed PI-control
本文研究了基于逆变器的微电网在持续随机扰动下的暂态性能，即在频率调节过程中产生的阻性功率损耗。我们建模的逆变器作为二阶振荡器和比较两种算法的频率调节：标准的频率下垂控制器和分布式比例积分（PI）控制器。瞬态功率损耗可以使用输入-输出H2范数来量化。我们表明，分布式PI控制器，这是以前提出的二次频率控制（消除静态误差），也有可能显着提高性能，减少瞬态功率损耗。这种损失的减少被证明是更大的在一个松散的互连网络比在一个高度互连的，而损失不依赖于连接，如果采用标准的下垂控制。此外，我们的研究结果表明，有一个最佳的调整的分布式PI控制器的损失减少。总的来说，我们的研究结果提供了一个额外的参数，有利于分布式算法在微电网中的二次频率控制。
2016-03-20 math.OC
Distributed Voltage and Current Control of Multi-Terminal High-Voltage Direct Current Transmission Systems
高压直流（HVDC）是一种常用的长距离输电技术，因为它的电阻损耗低，成本低。提出了一种新型的多端高压直流输电（MTDC）分布式控制器。在控制器增益满足一定条件的情况下，证明了该控制器能镇定MTDC系统。示出的控制器总是保持接近标称电压的电压，同时确保注入的功率之间的转换器公平地共享。仿真结果验证了理论分析的正确性，并研究了通信时延对系统性能的影响。
2014-09-30 math.OC
Distributed Consensus of Heterogeneous Multi-Agent Systems Based on Feedforward Control
本文提出基于前馈控制和LQ最优控制的异构多智能体一致性算法，无需分布式观测器，通过Riccati方程求解最优控制器，实现渐近最优代价并显著加快收敛速度。
2024-03-16 math.OC
Distributed Control of Linear Quadratic Mean Field Social Systems with Heterogeneous Agents
在本文中，我们研究了平均场线性二次控制系统的社会最优性以下的直接方法，其中子系统通过个人的动态和成本根据网络拓扑结构耦合。引入一个图来表示大种群系统的网络拓扑结构，其中节点表示称为簇的子种群，边表示通信关系。在集中式信息结构下，利用直接法首先求出最优控制器，该最优控制器由一组正倒向随机微分方程表示。然后利用Riccat方程得到反馈控制器。最后，利用平均场近似方法设计了具有渐近社会最优性的分布式控制器。
2022-08-27 math.OC
Distributed Adaptive Consensus Control of High Order Unknown Nonlinear Networked Systems with Guaranteed Performance
针对高阶非线性多智能体系统，提出了具有指定性能函数的自适应协同跟踪控制。使用这种方法，最初在已知大集合内的跟踪误差被限制在较小的预定义集合内。利用输出误差变换，将约束系统松弛并映射到无约束系统。控制器的设想下，代理的非线性动力学是未知的，感知网络的结构和强连接的假设。在所提出的控制器下，所有智能体跟踪的领导节点的轨迹，保证一致最终有界的转换误差和未知参数和动态的有界自适应估计。此外，建议的控制器与PPF分布，使得每个追随者代理需要自己的状态之间的信息相对于连接的邻居。针对具有不确定时变参数和外部干扰的高度非线性异构网络系统，验证了所提出的控制器的鲁棒性和平滑性。索引术语：预定性能，神经自适应，高阶，转换误差，多智能体，分布式控制，一致性，同步，瞬态，稳态误差，MIMO，SISO。
2019-04-25 math.OC
A Distributed Time-Varying Optimization Approach Based on an Event-Triggered Scheme
针对分布式时变优化问题，本文在分布式神经动力学框架下提出事件触发控制器，通过离散时刻通信和积分模态技术降低通信能耗与计算成本，并以电池充电示例验证有效性。
2024-10-25 math.OC
Distributed Secondary Frequency Control through MTDC Transmission Systems
在本文中，我们提出了分布式控制器，用于共享异步交流输电系统，这是通过一个多端高压直流输电网连接的初级和次级频率控制储备。通过使用李雅普诺夫参数，闭环系统的平衡点是全局渐近稳定的。我们量化了电压和频率的静态误差，并给出了这些误差的上界。它还表明，控制器具有功率共享的性质，即，在AC系统之间公平地共享初级和次级频率控制储备。所提出的控制器被施加到一个高阶动态模型的电力系统由异步交流电网通过六端高压直流输电网连接。
2015-12-16 math.OC
Robust Output Tracking for a Room Temperature Model with Distributed Control and Observation
我们考虑了一个描述房间温度演化的偏微分方程模型的鲁棒输出调节。更准确地说，我们研究了一个二维的房间模型的速度场和温度的演变由不可压缩的稳态Navier-Stokes方程和对流-扩散方程，分别耦合在一起形成一个简化的Boussinesq方程。我们假设我们的系统的控制和观测算子是分布的，而干扰作用于系统的边界的一部分。我们解决了鲁棒输出调节问题，使用有限维低阶控制器，这是使用模型降阶的有限元近似模型。通过数值模拟，我们比较了降阶控制器的性能，没有模型降阶的控制器，以及低增益鲁棒控制器的性能。
2020-07-10 math.OC
Distributed Q-Learning for Dynamically Decoupled Systems
大规模网络系统的控制往往需要复杂的模型之间的互动代理。然而，在许多应用中，由于维度灾难或这些交互的复杂性，构建代理或它们之间的交互的精确模型可能是不可行的或计算上禁止的。同时，数据引导控制方法可以通过直接从观测数据合成控制器来规避模型复杂性。在本文中，我们提出了一个分布式Q学习算法设计一个反馈机制的基础上给定的底层图结构参数化的代理的交互网络。我们假设系统的分布式性质来自相应控制问题的费用函数，并表明对于相同的动态解耦系统的特定情况下，学习控制器收敛到每个子系统的最优线性二次型调节器（LQR）控制器。我们提供了一个收敛性分析，并验证了一个例子的结果。
2019-03-20 math.OC
Distributed Optimal Control and Application to Consensus of Multi-Agent Systems
本文提出一种基于LQ最优控制理论的最小化加权状态误差的分布式一致性控制器，通过求解Riccati方程并设计观测器利用历史状态信息，实现渐近最优且收敛速度更快，并避免计算通信拓扑非零特征值。
2024-03-16 math.OC
Distributed estimation and control for preserving formation rigidity for mobile robot teams
受网络代数连通度概念的启发，我们采用了一个扩展的刚性保持指数来刻画编队框架的刚性性质。提出了一种基于梯度的控制器，以保证多机器人网络在未知环境中的刚度保持，同时使机器人运动过程中的刚度度量随时间最大化。为了以分布式方式实现控制器，开发了分布式逆幂迭代算法，该算法允许每个机器人估计全局刚度指标信息。仿真结果证明了估计和控制方案的有效性。
2013-09-19 math.OC
Distributed Inter-Area Oscillation Damping Control for Power Systems by Using Wind Generators and Load Aggregators
本文研究了风力发电机（WTG）和负荷聚合器（LA）通过在其控制器中提出的附加分布式阻尼控制单元（DCU）为低频区域间振荡（LFO）提供补充阻尼控制服务的潜力。为了提供一个可扩展的方法越来越多的风力发电机和LA，提出了一种新的分布式控制框架，协调阻尼控制器。首先，设计了一种分布式算法来重构每个阻尼节点（带阻尼控制器的节点）的系统雅可比矩阵。因此，通过对获得的系统雅可比矩阵应用特征分析，可以在每个阻尼母线处局部地识别临界LFO。然后，当临界低频振荡的阻尼比小于某个预先设定的阈值时，采用分布式协调的方式整定DCU的控制参数，以提高阻尼比的同时使总控制成本最小。建议的控制框架进行了测试，在修改后的IEEE 39节点测试系统。仿真结果与没有所提出的控制框架进行了比较，证明了所提出的框架的有效性。
2019-03-25 math.OC
