[发明专利]一种恒温控制负荷的分布式共识控制方法及装置

权利要求书

1.一种恒温控制负荷的分布式共识控制方法，其特征在于，包括：

通过对恒温控制负荷的电气连接构建恒温控制负荷通信网络模型；根据热动力学原理构建恒温控制负荷动态模型；

在所述恒温控制负荷通信网络模型及恒温控制负荷动态模型基础上，通过满足优化控制目标建立双层分布式共识协议；所述双层分布式共识协议包括控制增益；

基于线性二次调节器，解得最优控制增益，代入所述双层分布式共识协议得到闭环系统；

由监督控制更新优化控制目标中的特定负荷功率状态初始值，通过所述闭环系统控制恒温控制负荷进行快速调节服务；

所述优化控制目标包括平等功率状态和平等舒适状态；

平等功率状态：

（1）

平等舒适状态：

（2）

其中表示第个恒温控制负荷的初始功率状态，表示一组同质恒温控制负荷的个数,表示这组恒温控制负荷的通信网络图，是0到1之间变化的连续变量，表示第个恒温控制负荷的功率状态，表示第个恒温控制负荷的舒适状态；

使用所述双层分布式共识协议包括：

线性系统模型：

（5）

其中，是互连矩阵，表示组内各恒温控制负荷是否在组间直接交换信息并参与上层交互；，表示各恒温控制负荷的状态；；、和为系统的状态矩阵，是矩阵的克罗内克乘积，具有层间通信的双层网络分布式共识协议：

（6）

其中, ，，是要选择的反馈控制增益；和分别为下层子集中的图的矩阵和上层图中各组之中的图的矩阵；

使用所述恒温控制负荷通信网络模型包括：

（7）

其中表示恒温控制负荷的通讯网络图；是一个有个节点的集，节点表示配电网络中的恒温控制负荷；是一个边的集，边表示用于数据交换的通信链接，邻接矩阵：

（8）

其中表示负荷和之间交换的信息的权重，拉普拉斯矩阵：

（9）

其中为的入度矩阵，；

使用所述恒温控制负荷动态模型包括：

（10）

其中，和分别为每个恒温控制负荷的热容（）和热阻（），表示第个负荷内部温度，是环境温度；是变频空调的额定功率，是热系数，当冷却恒温控制负荷时为正，当加热恒温控制负荷时为负，负荷的舒适状态：

（11）

其中表示温度下限，表示温度上限，舒适状态的恒温控制负荷动态模型：

（12）

单个恒温控制负荷的动力学状态空间模型：

（13）

（14）

其中是状态变量，和是已定义的第个恒温控制负荷的功率状态和舒适状态。

2.如权利要求1所述的恒温控制负荷的分布式共识控制方法，其特征在于，所述优化控制目标还包括：

（3）

其中，表示第个恒温控制负荷的功率，表示额定供暖通风与空气调节功率。

3.如权利要求2所述的恒温控制负荷的分布式共识控制方法，其特征在于，还包括优化目标函数：

（4）

其中，表示第个恒温控制负荷的动力学状态空间，和表示选定的正半定矩阵，表示时间。

4.根据权利要求3所述的恒温控制负荷的分布式共识控制方法，其特征在于，使用所述线性二次调节器达到最佳反馈控制包括：

代数Riccati方程:

（15）

其中和为选定的正半定矩阵，最佳反馈控制增益：

（16）

闭环系统：

（17）。

5.根据权利要求4所述的恒温控制负荷的分布式共识控制方法，其特征在于，使用所述监督控制更新特定恒温控制负荷的功率状态初始值包括：

采样快速调节信号，并补以的采样率，在内，每个带有双层分布式共识协议的恒温控制负荷均以的速率更新，其中和表示周期。

6.一种基于权利要求1所述的恒温控制负荷的分布式共识控制方法的共识控制装置，其特征在于，包括：

构建模型模块，通过对恒温控制负荷的电气连接构建恒温控制负荷通信网络模型；根据热动力学原理构建恒温控制负荷动态模型；

建立双层分布式共识协议模块，在所述恒温控制负荷通信网络模型及恒温控制负荷动态模型基础上，通过满足优化控制目标建立双层分布式共识协议；所述双层分布式共识协议包括控制增益；

闭环系统模块，基于线性二次调节器，解得最优控制增益，代入所述双层分布式共识协议得到闭环系统；

调节服务模块，由监督控制更新优化控制目标中的特定负荷功率状态初始值，通过所述闭环系统控制恒温控制负荷进行快速调节服务。