Distributed model predictive control for constrained piecewise affine system with control coupling and its application in quadruple-tank

Autores/as

  • Guoqi Zhong Department of Control Theory and Engineering, Harbin Institute of Technology. P. O. Box 3036, Science Park of Harbin Institute of Technology, No.2 Yikuang Street, Nangang District, 150080, Harbin, Heilongjiang, P.R. China Autor/a
  • Zhiyuan Liu Department of Control Theory and Engineering, Harbin Institute of Technology. P. O. Box 3036, Science Park of Harbin Institute of Technology, No.2 Yikuang Street, Nangang District, 150080, Harbin, Heilongjiang, P.R. China Autor/a
  • Houhua Jing Department of Mechanical and Aerospace Engineering, College of engineering, The Ohio State University. 201 W 19th Ave W198 Columbus, OH 43210, U.S.A. Autor/a

Palabras clave:

Sistema por zonas afines, control distribuido, control predictivo basado en modelo, programación cuadrática mixta entera, sistema de cuatro tanques

Resumen

Para mejorar el diseño de un controlador

predictivo basado en un modelo para sistemas no

lineales, se propone en este trabajo un modelo

distribuido cooperativo (DMPC) por zonas afines

(PWA) aplicado a un sistema compuesto por varios

subsistemas restringidos. El esquema distribuido

se aplica para ahorrar tiempo de cálculo de la

solución. Para optimizar el rendimiento de todo

el sistema, la cooperación tiene en cuenta la

mayor parte de los objetivos de todo el sistema.

El objetivo final, positivo e invariante, junto

con el sistema en bucle cerrado se fijaron para

garantizar la estabilidad. El problema óptimo

de cada subsistema se transformó en una

programación cuadrática mixta entera (MIQP)

resuelto para obtener las acciones de control.

El método propuesto descompone el problema

de optimización de todo el sistema no lineal en

varios MIQPs de menor dimensión de tal manera

que el tiempo de cálculo se pueda reducirse

drásticamente. Otra ventaja de la estrategia de

optimización no lineal DMPC es que un problema

no convexo podría ser sustituido por MIQPs

finitos, pudiéndose obtener una aproximación

al óptimo global en lugar de a un óptimo local.

Finalmente se presenta un ejemplo numérico y la

simulación de un sistema de cuatro tanques con el

fin de poder evaluar el método propuesta.

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Publicado

2024-05-24

Número

Sección

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