概率约束下基于观测器的高效模型预测控制
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O231

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国家自然科学基金项目(62073223);上海市自然科学基金项目(22ZR1443400).


Efficient model predictive control with probabilistic constraints based on observer
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    摘要:

    提出一种随机模型预测控制(SMPC)算法, 适用于具有有界加性噪声和不完整状态信息的线性离散时间系统. 首先, 假设噪声的一阶矩和二阶矩已知, 利用Chebyshev-Cantelli不等式将施加在状态和输入上的概率约束重新表述为确定性形式; 然后, 在高效模型预测控制(EMPC)的框架下设计基于观测器的输出反馈控制器; 接着, 引入附加的摄动量, 采用“离线计算、在线综合”的方法最大化初始可行域并计算控制律; 最后, 给出一个平均渐近性能指标的上界, 验证所提出算法的递推可行性. 仿真结果表明了所提出算法的有效性.

    Abstract:

    This paper proposes a stochastic model predictive control(SMPC) algorithm for linear discrete-time systems with bounded additive noise and incomplete state information. Firstly, assuming that the first-order and second-order moments of the noise are known. The probability constraints imposed on the state and input are reformulated in deterministic forms by using Chebyshev-Cantelli inequality. Then, an observer-based output feedback controller is designed under the framework of efficient model predictive control(EMPC). Moreover, additional perturbations are introduced, and the method of offline computation, online synthesis is adopted to maximize the initial feasible set and calculate the control law. Finally, we provide an average asymptotic performance bound and verify the recursive feasibility of the proposed algorithm. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.

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    引证文献
引用本文

宋燕,张奕淳.概率约束下基于观测器的高效模型预测控制[J].控制与决策,2025,40(5):1669-1676

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  • 收稿日期:2024-06-30
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  • 在线发布日期: 2025-04-15
  • 出版日期: 2025-05-20
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