[发明专利]一种多执行单元的能量均衡指令分配方法

权利要求书

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个执行单元与控制器直接相连，n₀≥1，用集合A_c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维控制指令为v(t)∈R^d×1，d≥1；

定义系统的执行单元总数为n个，n≥n₀，其承担的控制指令分配比例用向量ρ表示，且

ρ＝[ρ₁ ρ₂ … ρ_n]^T∈R^n×1

其中，ρ_i，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≤ρ_i≤1；

步骤2：执行单元i在接收到控制指令v(t)后,根据t是否更新判断v(t)是否为新指令，若v(t)为新指令则利用下式更新自身分配比例，然后进行步骤3：

否则直接进行步骤3；

步骤3：执行单元i根据自身控制效率矩阵D_i∈R^d×d计算对应v(t)的期望输出u_i的初始值

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D_i可逆；

计算执行单元i的归一化能量值向量ε＝[ε₁ ε₂ … ε_d]∈R^d×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，f_i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，r_ik当前执行单元i的剩余能量，r_max为执行单元的总储能；u_ik为u_i向量的第k个分量；

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ω_i，控制分配比例ρ_i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2～步骤4后完成其自身的均衡因子ω_j，控制分配比例ρ_j，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ρ_i

若达到交互时间限制，则继续步骤6，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ρ_ii∈{1,2,...,n}，各执行单元按下式计算其对应输出u_i并同步输出：