邓镇华

副教授 博士生导师 硕士生导师

所在单位:自动化学院

学历:博士研究生毕业

办公地点:湖南省长沙市中南大学铁道学院电子楼117

性别:男

联系方式:zhdeng@csu.edu.cn;zhdeng@amss.ac.cn

学位:博士学位

在职信息:在职

毕业院校:中国科学院大学

学科:控制科学与工程

研究领域

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一、分布式电网

      能源技术在国民生产生活中占据极其重要的位置,随着通信技术、信息技术、控制技术的日益成熟,分布式智能电网被公认为是电力系统未来的发展趋势。分布式智能电网系统在某种程度上可抽象为一种分布式多智能体系统,在考虑电网系统中的供需关系、运行成本、系统安全的情况下,通过协调电网中各个可控可通信的发电单元和/或用电单元,使得能源使用效率最大化、经济成本最优化。

      本课题组在此方向上,主要关注于发电侧的能量管理,即经济调度问题,通过结合发电系统动力学特性,考虑局部和/或全局约束,研究采用分布式的方法来解决智能电网中的优化问题,以得到最优决策。

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智能电网管理



二、分布式优化

       随着云计算和大数据等新兴领域的蓬勃发展,分布式优化受到了越来越多的重视,并逐渐渗透到科学研究,工程应用和社会生活的各个方面,尤其在大规模数值计算、机器学习、智能电网、传感器网络等领域具有重要的研究意义和应用价值。分布式优化是指利用网络化多自主体之间的协作来求解的一类优化问题,自主体之间的协作通常基于代数图来描述,且图的结构对分布式优化算法设计及性能具有显著影响。通常情况下,自主体通过合作来最小化整个网络的代价之和。

      本课题组在此方向上,主要关注于信息物理系统的分布式优化以及考虑带非平滑代价函数和一般不等式约束的分布式优化等。

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多无人机任务分配

三、分布式博弈

       随着复杂系统/大型网络的快速发展,博弈论结合高度无人化、网络化的多智能体系统产生的分布式博弈成为热点研究,其理论应用于金融、通讯网络、环境工程、智能电网以及军事国防,尤其在军事对抗中,分布式博弈更是未来智能化作战的关键技术。分布式博弈是指利用网络化多自主体之间的协议来解决多智能体系统中的博弈问题,在多智能体系统中各个节点之间存在博弈对抗关系,各个节点通过设计协议和分布式算法,实现纳什均衡点的求解。

       本课题组在此方向上,主要关注考虑物理系统的分布式博弈,尤其是带约束、考虑通信时延、博弈目标非光滑等条件下的分布式博弈以及集群博弈等。

军队红蓝双方对抗博弈

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陆海对抗博弈

四、无人机分布式控制

       现在无论是在民用方面还是军用方面,无人机都发挥着重要作用,也越来越受到人们的重视。近年来,通信技术、计算机技术、自动控制技术等的快速发展极大的促进了无人机技术的发展及应用,自动控制技术更是推动无人机技术发展的关键技术。无人机分布式控制是指通过分布式控制策略来实现无人机之间的信息交互,从而使无人机自主完成给定任务。分布式控制不需要所有无人机都相互进行通信,每架无人机只需与有限范围内的相邻无人机进行通信。相较于集中式控制,分布式控制具有更好的容错能力、扩充能力。

       本课题组在此方向上,主要关注无人机协同飞行、无人机协同侦察、无人机协同目标定位、无人机协同制导、无人机协同打击,无人机协同作战任务分配等方面的研究,通过设计分布式算法来控制无人机群自主完成多种分布式任务。


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多无人机编队


五、实验条件

       本实验室经过多年建设拥有以下实验设备。

       中型旋翼无人机5架

       机架轴距48cm,螺旋桨12cm*3.8cm;电池5200mA,续航约30分钟;上升加速度(0-2.5m/ss),飞行速度约5m/s;质量(加电池)约2.3Kg,有效载重大于1-4 Kg。


       微型旋翼无人机10架

       尺寸92x92x29mm;重量27克;微控制器(MCU)STM32F405;锂电池供电3.7~4.2V;最大飞行时间7分钟,最大负载15克


       固定翼无人机2架

       航空轻木材质,1.6米翼展,1.2米长,重量3kg; 4200mA电池,20分钟续航;最大速度30m/s


       1.5 KW 交流发电系统半实物实验平台1套


       定位系统

       1. 雷达定位系统:系统的基础是一套固定在室内的8个雷达为参考系(类似于GPS中的卫星),系统的另一部分是多个固定在要跟踪的对象上的标签(类似于GPS接收器)。通过短波高频无线电信息,系统测量从每个雷达到标签的距离,并根据该信息计算对象的位置。精度10cm。


       2.摄像头定位系统:捕捉空间10mx10mx2m,通过布置在空间上方的12个摄像头,可以同时捕捉到26个物体的运动信息。精度0.1cm。


        软件仿真平台

        1. 多智能体兵棋推演系统:着眼多智能体算法的演示验证任务,按照兵棋推演思路,设计了无人机、无人车、无人船、机器人等多智能体模型库,实时显示推演态势和过程,科学裁决毁伤结果,动态记录推演过程数据,具有复盘再现功能,能够为数据分析评估和算法验证提供支撑。


       2.无人机仿真平台:(1)SITL软件模拟器,可以对固定翼(Plane)、旋翼机(Copter)和车辆(Rover)进行模拟。除了进行路径规划测试、参数设置测试、控制代码调试以外,还可模拟风力、地形等外部环境,安装传感器,与其他设备通过串口、网络通信等等。(2)Matlab/Simulink+Flight gear(or Xplane):以Simulink为平台搭建算法模型,通过PC运行,最后用飞行模拟软件进行场景演示。