本文针对一类由状态相互耦合的子系统组成的分布式系统,提出了一种可以处理输入约束的保证稳定性的非迭代协调分布式预测控制方法(distributed model predictive control,DMPC).该方法中,每个控制器在求解控制率时只与其它控制器通信一...本文针对一类由状态相互耦合的子系统组成的分布式系统,提出了一种可以处理输入约束的保证稳定性的非迭代协调分布式预测控制方法(distributed model predictive control,DMPC).该方法中,每个控制器在求解控制率时只与其它控制器通信一次来满足系统对通信负荷限制;同时,通过优化全局性能指标来提高优化性能.另外,该方法在优化问题中加入了一致性约束来限制关联子系统的估计状态与当前时刻更新的状态之间的偏差,进而保证各子系统优化问题初始可行时,后续时刻相继可行.在此基础上,通过加入终端约束来保证闭环系统渐进稳定.该方法能够在使用较少的通信和计算负荷情况下,提高系统优化性能.即使对于强耦合系统同样能够保证优化问题的递推可行性和闭环系统的渐进稳定性.仿真结果验证了本文所提出方法的有效性.展开更多
随着工业4.0的发展,移动智能体系统(Mobile agent system,MAS)与多回路无线控制系统(Wireless control system,WCS)被部署到工厂中,构成异构工业物联网(Industrial internet of things,IIoT)系统,协作执行智能制造任务.在协作过程中,MAS...随着工业4.0的发展,移动智能体系统(Mobile agent system,MAS)与多回路无线控制系统(Wireless control system,WCS)被部署到工厂中,构成异构工业物联网(Industrial internet of things,IIoT)系统,协作执行智能制造任务.在协作过程中,MAS与WCS紧密耦合,导致状态相关衰落,两者性能相互制约.为解决这一问题,研究异构工业物联网系统的最优控制问题,满足WCS控制性能约束与MAS安全生产约束的同时,最小化系统平均通信成本.首先,利用有限域系统描述MAS在不同阴影衰落程度工作区间的转移,刻画MAS与WCS耦合下的状态相关衰落信道模型.基于此,利用矩阵半张量积理论,通过构建受限跟随者状态转移图(Follower state transition graph,FSTG),建立最优控制问题可行性图判据,给出关于受限集合镇定的充分必要条件.其次,基于加权跟随者状态转移图的最小平均环理论,建立领航-跟随MAS最优控制序列的构造算法,并证明其最优性.最后,通过仿真验证算法的有效性.展开更多
切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法(Economic model predictive control,EMPC)及切换策略.切换发生时,该...切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法(Economic model predictive control,EMPC)及切换策略.切换发生时,该方法在实时优化层求解和更新可行中间点,并构造基于耗散的局部EMPC辅助性能指标,在考虑中间点稳定性问题上使其尽可能逼近原经济性能.在先进控制层,利用局部EMPC将状态逐次稳定至中间点,同时利用中间点问题得到的最优轨迹保证模式间的经济切换.最后,分析了切换过程的暂态经济性.该方法实际可操作性强,仿真结果说明了方法的有效性.展开更多
本文将近年来关于网络化分布式预测控制(distributed model predictive contro,DMPC)设计的结果进行了总结概述.DMPC不仅仅继承了预测控制的优点而且还有分布式控制框架的特点.首先,介绍了分布式控制的系统结构设计;然后,依据预测控制...本文将近年来关于网络化分布式预测控制(distributed model predictive contro,DMPC)设计的结果进行了总结概述.DMPC不仅仅继承了预测控制的优点而且还有分布式控制框架的特点.首先,介绍了分布式控制的系统结构设计;然后,依据预测控制中的性能指标,从3个方面对DMPC进行了介绍:基于局部性能指标的DMPC,基于邻域指标的DMPC和基于全局指标的DMPC.最后,选取3个典型例子来说明一些DMPC的有效性.展开更多
基金Supported by National Natural Science Foundation of China(61233004,61590924,61673723)
文摘本文针对一类由状态相互耦合的子系统组成的分布式系统,提出了一种可以处理输入约束的保证稳定性的非迭代协调分布式预测控制方法(distributed model predictive control,DMPC).该方法中,每个控制器在求解控制率时只与其它控制器通信一次来满足系统对通信负荷限制;同时,通过优化全局性能指标来提高优化性能.另外,该方法在优化问题中加入了一致性约束来限制关联子系统的估计状态与当前时刻更新的状态之间的偏差,进而保证各子系统优化问题初始可行时,后续时刻相继可行.在此基础上,通过加入终端约束来保证闭环系统渐进稳定.该方法能够在使用较少的通信和计算负荷情况下,提高系统优化性能.即使对于强耦合系统同样能够保证优化问题的递推可行性和闭环系统的渐进稳定性.仿真结果验证了本文所提出方法的有效性.
文摘随着工业4.0的发展,移动智能体系统(Mobile agent system,MAS)与多回路无线控制系统(Wireless control system,WCS)被部署到工厂中,构成异构工业物联网(Industrial internet of things,IIoT)系统,协作执行智能制造任务.在协作过程中,MAS与WCS紧密耦合,导致状态相关衰落,两者性能相互制约.为解决这一问题,研究异构工业物联网系统的最优控制问题,满足WCS控制性能约束与MAS安全生产约束的同时,最小化系统平均通信成本.首先,利用有限域系统描述MAS在不同阴影衰落程度工作区间的转移,刻画MAS与WCS耦合下的状态相关衰落信道模型.基于此,利用矩阵半张量积理论,通过构建受限跟随者状态转移图(Follower state transition graph,FSTG),建立最优控制问题可行性图判据,给出关于受限集合镇定的充分必要条件.其次,基于加权跟随者状态转移图的最小平均环理论,建立领航-跟随MAS最优控制序列的构造算法,并证明其最优性.最后,通过仿真验证算法的有效性.
文摘切换非线性系统在不同模式间平稳切换和经济切换是全局优化运行的主要需求.针对不同模式有限时域下控制算法可行域未必存在交集的系统,提出了对应的经济预测控制算法(Economic model predictive control,EMPC)及切换策略.切换发生时,该方法在实时优化层求解和更新可行中间点,并构造基于耗散的局部EMPC辅助性能指标,在考虑中间点稳定性问题上使其尽可能逼近原经济性能.在先进控制层,利用局部EMPC将状态逐次稳定至中间点,同时利用中间点问题得到的最优轨迹保证模式间的经济切换.最后,分析了切换过程的暂态经济性.该方法实际可操作性强,仿真结果说明了方法的有效性.
基金Supported by National Nature Science Foundation of China(61233004,61590924,61374109,61304078)
文摘本文将近年来关于网络化分布式预测控制(distributed model predictive contro,DMPC)设计的结果进行了总结概述.DMPC不仅仅继承了预测控制的优点而且还有分布式控制框架的特点.首先,介绍了分布式控制的系统结构设计;然后,依据预测控制中的性能指标,从3个方面对DMPC进行了介绍:基于局部性能指标的DMPC,基于邻域指标的DMPC和基于全局指标的DMPC.最后,选取3个典型例子来说明一些DMPC的有效性.
