Modular distributed model predictive control of nonlinear neighbor-affine systems

非线性邻域仿射系统的模块化分布式模型预测控制

基本信息

项目摘要

The steadily growing demands on efficiency and flexibility of modern automation and control systems requires a broader design approach for the overall system that goes beyond the isolated look at and control of single subsystems. Decentral and distributed control schemes follow this holistic design approach by including the interdependencies between the subsystems in the control design.Model predictive control (MPC) appears to be a suitable control approach to tackle these kind of systems. In essence, MPC relies on the numerical solution of a finite-horizon dynamic optimization problem that is repetitively solved according to the sampling rate of the system. An extension of MPC to coupled systems is distributed MPC (DMPC), which assigns a single communicating MPC agent to each subsystem. The goal of the proposed project is to develop a DMPC scheme for nonlinear coupled systems, where each MPC agent contains a neighborhood model that anticipates the dynamical behavior of its neighbors in order to enhance the convergence and robustness of the distributed algorithm. Besides the development and mathematical investigation of the methodology, a further goal of the project is the numerical and experimental realization of the control approach. A particular intention of the project is to develop a modular framework that allows for an easy configuration and adaptation of the couplingstructure for suitable system classes. To achieve these mathematical, numerical and experimental goals, the proposed work programme buildsupon own preliminary work that is detailled in the proposal.
现代自动化和控制系统对效率和灵活性的需求不断增长,需要对整个系统采用更广泛的设计方法,而不仅仅是单个子系统的孤立查看和控制。分散式和分布式控制方案通过在控制设计中包含子系统之间的相互依赖性来遵循这种整体设计方法。模型预测控制(MPC)似乎是处理此类系统的合适控制方法。本质上,MPC 依赖于有限范围动态优化问题的数值解,该问题根据系统的采样率重复求解。 MPC 对耦合系统的扩展是分布式 MPC (DMPC),它将单个通信 MPC 代理分配给每个子系统。该项目的目标是为非线性耦合系统开发一种 DMPC 方案,其中每个 MPC 代理都包含一个邻域模型,该模型可以预测其邻居的动态行为,以增强分布式算法的收敛性和鲁棒性。除了该方法的开发和数学研究之外,该项目的另一个目标是控制方法的数值和实验实现。该项目的一个特别目的是开发一个模块化框架,允许轻松配置和调整适合合适系统类的耦合结构。为了实现这些数学、数值和实验目标,拟议的工作计划建立在提案中详细介绍的自己的初步工作的基础上。

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)
Neighbor Approximations for Distributed Optimal Control of Nonlinear Networked Systems
非线性网络系统分布式最优控制的邻域逼近
Towards a Modular Framework for Distributed Model Predictive Control of Nonlinear Neighbor-Affine Systems
非线性邻域仿射系统分布式模型预测控制的模块化框架
A modular framework for distributed model predictive control of nonlinear continuous-time systems (GRAMPC-D)
非线性连续时间系统分布式模型预测控制的模块化框架(GRAMPC-D)
  • DOI:
    10.1007/s11081-021-09605-3
  • 发表时间:
    2020-10-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Daniel Burk;Andreas Völz;K. Graichen
  • 通讯作者:
    K. Graichen
Experimental Validation of the Open-Source DMPC Framework GRAMPC-D applied to the Remotely Accessible Robotarium
开源 DMPC 框架 GRAMPC-D 应用于远程访问机器人馆的实验验证
Towards Asynchronous ADMM for Distributed Model Predictive Control of Nonlinear Systems
面向非线性系统分布式模型预测控制的异步 ADMM
{{ 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. Knut Graichen其他文献

Professor Dr. Knut Graichen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. Knut Graichen', 18)}}的其他基金

Distributed model predictive control of nonlinear systems with asynchronous communication
异步通信非线性系统的分布式模型预测控制
  • 批准号:
    464391622
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Formulation of dispersed systems via (melt) emulsification: Process design, in situ diagnostics and regulation
通过(熔融)乳化配制分散系统:工艺设计、原位诊断和调节
  • 批准号:
    504809428
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Kinesthetic teaching and predictive control of interaction tasks in robotics
机器人交互任务的动觉教学和预测控制
  • 批准号:
    462617341
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

模型不确定约束下分布式无人机蜂群跟踪方法研究
  • 批准号:
    62373112
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向深度学习大模型的分布式自适应训练与调优方法研究
  • 批准号:
    62302133
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
有限混合模型的分布式学习方法与理论性质
  • 批准号:
    12301391
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
代理模型融合与迁移的分布式数据驱动进化计算方法
  • 批准号:
    62376097
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于分布式水文模型的流域抗生素多介质模拟与全过程环境风险管控
  • 批准号:
    42377379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Efficient Large Language Model Inference Through Codesign: Adaptable Software Partitioning and FPGA-based Distributed Hardware
职业:通过协同设计进行高效的大型语言模型推理:适应性软件分区和基于 FPGA 的分布式硬件
  • 批准号:
    2339084
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Federated learning methods for heterogeneous and distributed Medicaid data
异构分布式医疗补助数据的联邦学习方法
  • 批准号:
    10590354
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Connecting Lifelong Learning Logs and Distributed User Models Using Blockchain
使用区块链连接终身学习日志和分布式用户模型
  • 批准号:
    22KJ1914
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
量子可積分系における保存量の具体的な表式を用いた一般化ギブス分布の構築
使用量子可积系统中守恒量的特定表达式构造广义吉布斯分布
  • 批准号:
    22KJ0551
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Understanding the Distributed Control of Flexible Behavior
了解灵活行为的分布式控制
  • 批准号:
    10640703
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了