Efficient calculation of explicit model predictive control laws using topological equivalence classes of critical points
使用临界点的拓扑等价类有效计算显式模型预测控制律
基本信息
- 批准号:234842388
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2016-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Model predictive control (MPC) methods are established. A more recent variant known as explicit MPC (EMPC) differs from other MPC approaches in that no numerical optimization is required at runtime of the controller. Because no iterative algorithms are required at runtime, EMPC is suitable for systems with very high sampling frequencies and strict realtime requirements. EMPC can only be applied, however, to low order linear systems with few constraints and short prediction horizons. Both, the calculation of EMPC control laws, and the fast evaluation of these laws, are currently investigated by researchers worldwide. Today the first step, the actual calculation of the explicit laws, is the bottleneck, after methods for the fast evaluation have recently made progress.It is the goal of the project to devise a new method (the vertex-method for short) for the calculation of explicit control laws for linear systems with linear input, state and output constraints. Three aspects of this goal can be detailed as follows: (1) Development of a robust method for the calculation of complex explicit control laws: The vertex-method is computational demanding. It shares this trait with existing approaches. The calculations required in the proposed method are, however, simpler and can be carried out more reliably than for the existing methods. Assuming the proposed project can be carried out, the vertex-method will be computational demanding but can be applied to more demanding MPC problems than current methods due to its simplicity and reliability. Moreover, the vertex-method provides the explicit control law in a form which is particularly suitable for the recently proposed approaches to the fast evaluation of EMPC laws. (2) Foundations of a generalizable description of explicit laws: While the first period of the project exclusively deals with linear systems, the description of vertices with normal forms and equivalence classes is of long-term interest, because it is in principle suitable to describe the structure of explicit control laws of nonlinear MPC problems. The vertex-method is based on central ideas of the singularity theory of bifurcations, which is a nonlinear theory by origin. (3) Acceleration of online MPC by combining explicit and online MPC: A part of the project investigates a new approach to exploiting the structure of an explicit control law in online MPC. The actual explicit control law is not used at the runtime of the controller, but its structure is used to simplify the online MPC problem. The central ideas is not to store information about which constraints are active for every x(t), but about which constraints are inactive. The latter information can be stored with polytopes. These polytopes are not convex in general, but the number of these polytopes grows only linearly in the size of the control problem, in contrast to the exponential growth of computational effort and storage in EMPC.
建立了模型预测控制(MPC)方法。最近称为显式MPC(EMPC)的变体与其他MPC方法不同,因为在控制器的运行时不需要数值优化。由于运行时不需要迭代算法,因此EMPC适用于具有很高采样频率和严格实时要求的系统。但是,EMPC只能应用于少数约束和短距离预测范围的低阶线性系统。目前,全球研究人员都研究了EMPC控制法律的计算以及对这些法律的快速评估。今天的第一步是,明确定律的实际计算是瓶颈,在快速评估的方法最近取得了进步之后,该项目的目的是设计一种新方法(简短的Vertex方法)来计算使用线性输入,状态和输出约束的线性系统的显式控制法律。该目标的三个方面可以详细说明如下:(1)开发一种可靠的方法来计算复杂的显式控制定律:顶点方法是计算要求。它与现有方法共享这个特征。但是,提出的方法中所需的计算比现有方法更简单,并且可以更可靠地进行。假设可以执行提出的项目,则顶点方法将是计算要求的,但由于其简单性和可靠性,可以将其应用于更苛刻的MPC问题。此外,顶点方法以一种形式提供了明确的控制法,该形式特别适合最近提出的快速评估EMPC法律的方法。 (2)对明确法律的可推广描述的基础:虽然该项目的第一阶段专门涉及线性系统,而对具有正常形式和等效类别类别的顶点的描述是长期的,因为它原则上适合描述非线性MPC问题的明确控制定律的结构。顶点方法基于分叉的奇异性理论的中心思想,这是一种非线性理论。 (3)通过合并显式和在线MPC加速在线MPC:该项目的一部分研究了一种新方法来利用在线MPC中明确控制法的结构。在控制器的运行时不使用实际的显式控制法,但其结构用于简化在线MPC问题。中心思想不是存储每个X(t)的约束活动的信息,而是在哪些约束中不活动。后一个信息可以用多面体存储。这些多面体通常不是凸,但是这些多面体的数量仅在控制问题的大小上线性增长,与计算工作和储存在EMPC中的指数增长相反。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Accelerating model predictive control by online constraint removal
- DOI:10.1109/cdc.2013.6760798
- 发表时间:2013-12
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Jost;M. Mönnigmann
- 通讯作者:M. Jost;M. Mönnigmann
Accelerating tube-based model predictive control by constraint removal
通过约束去除加速基于管的模型预测控制
- DOI:10.1109/cdc.2015.7402785
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Jost;G. Pannocchia;M. Mönnigmann
- 通讯作者:M. Mönnigmann
Accelerating online MPC with partial explicit information and linear storage complexity in the number of constraints
利用部分显式信息和约束数量的线性存储复杂度加速在线 MPC
- DOI:10.23919/ecc.2013.6669259
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Jost;M. Mönnigmann
- 通讯作者:M. Mönnigmann
Online constraint removal: Accelerating MPC with a Lyapunov function
- DOI:10.1016/j.automatica.2015.04.014
- 发表时间:2015-07
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Jost;G. Pannocchia;M. Mönnigmann
- 通讯作者:M. Jost;G. Pannocchia;M. Mönnigmann
Accelerating linear model predictive control by constraint removal
- DOI:10.1016/j.ejcon.2017.02.003
- 发表时间:2017-05
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:M. Jost;G. Pannocchia;M. Mönnigmann
- 通讯作者:M. Jost;G. Pannocchia;M. Mönnigmann
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Professor Dr.-Ing. Martin Mönnigmann其他文献
Professor Dr.-Ing. Martin Mönnigmann的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Martin Mönnigmann', 18)}}的其他基金
Event-based model predictive control with piecewise optimal state feedback laws
具有分段最优状态反馈定律的基于事件的模型预测控制
- 批准号:
280904794 - 财政年份:2015
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Optimal design of nonlinear dynamical systems with uncertain delays and uncertain parameters
具有不确定时滞和不确定参数的非线性动力系统的优化设计
- 批准号:
252611919 - 财政年份:2014
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Calculation of positive invariant sets for nonlinear systems using efficient novel eigenvalue bounds.
使用有效的新特征值界计算非线性系统的正不变集。
- 批准号:
123554934 - 财政年份:2009
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Robuste Optimierung zeitdiskreter und periodischer nichtlinearer dynamischer Systeme unter Berücksichtigung von Stabilitätsgrenzen
考虑稳定性极限的离散时间和周期性非线性动态系统的鲁棒优化
- 批准号:
48247034 - 财政年份:2007
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Funktionsdefinition der Protein-Tyrosinphosphatase SHP2 in der Interleukin-6 Signaltransduktion
蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2在白细胞介素6信号转导中的功能定义
- 批准号:
56952662 - 财政年份:2007
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Ab Initio Protein Structure Prediction With Global Deterministic Optimization Methods
使用全局确定性优化方法从头开始蛋白质结构预测
- 批准号:
5423932 - 财政年份:2003
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Fellowships
相似国自然基金
基于显式知识引导的渐进式图像情感计算方法研究
- 批准号:62302312
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
快堆瞬态中子学计算中堆芯变形的显式模拟方法研究
- 批准号:11905167
- 批准年份:2019
- 资助金额:28.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于显式反馈的内容中心网络拥塞控制算法研究
- 批准号:61601443
- 批准年份:2016
- 资助金额:19.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于混成计算的多核限界模型检测
- 批准号:61572097
- 批准年份:2015
- 资助金额:63.0 万元
- 项目类别:面上项目
扩散问题的一类显式并行算法设计与实现
- 批准号:11126053
- 批准年份:2011
- 资助金额:3.0 万元
- 项目类别:数学天元基金项目
相似海外基金
An autonomous machine learning-based molecular dynamics method that utilizes first-principles atomic energy calculation
一种基于自主机器学习的分子动力学方法,利用第一原理原子能计算
- 批准号:
23H03415 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
A new nuclear matter calculation method based on realistic nuclear forces and the effect of many-body terms on the equation of state
基于现实核力和多体项对状态方程影响的新核物质计算方法
- 批准号:
23K03397 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of calculation method for Magnetophonics and its application to magnetic materials
磁声学计算方法的发展及其在磁性材料中的应用
- 批准号:
23KJ2165 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Understanding moisture-induced adhesion weakening via first-principles protonation calculation
通过第一原理质子化计算了解水分引起的粘附减弱
- 批准号:
23H01697 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)