Validación experimental de un control predictivo no lineal garantizado
Autores: Fnadi, Mohamed; Alexandre dit Sandretto, Julien
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Validación experimental de un control predictivo no lineal garantizado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Análisis de intervalos
Control predictivo de modelos no lineales
Modelo dinámico incierto
Identificación garantizada
Restricciones
Entradas de control óptimas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 48
Citaciones: Sin citaciones
Este documento combina las herramientas de análisis de intervalos con el control predictivo no lineal del modelo (NMPC). La estrategia NMPC se formula en base a un modelo dinámico incierto expresado como ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales (ODEs). Todos los parámetros dinámicos se identifican de manera garantizada considerando las diversas incertidumbres en los sensores integrados y el diseño del sistema. El problema NMPC se resuelve en cada paso de tiempo utilizando métodos de simulación validados y análisis de intervalos para calcular las entradas de control óptimas y seguras en un horizonte de predicción finito. Este enfoque considera varias restricciones que son cruciales para la seguridad y estabilidad del sistema, a saber, los límites del estado y del control. El controlador propuesto consta de dos pasos: procedimientos de filtrado y ramificación que permiten encontrar los intervalos de entrada que cumplen con las restricciones del estado y garantizan la convergencia al conjunto de referencia. Luego, el procedimiento de optimización permite calcular la entrada de control óptima y puntual que debe enviarse a los actuadores del sistema para la estabilización del péndulo. Las capacidades validadas de NMPC se ilustran a través de varias simulaciones bajo la biblioteca DynIbex y experimentos utilizando un péndulo invertido.
Descripción
Este documento combina las herramientas de análisis de intervalos con el control predictivo no lineal del modelo (NMPC). La estrategia NMPC se formula en base a un modelo dinámico incierto expresado como ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales (ODEs). Todos los parámetros dinámicos se identifican de manera garantizada considerando las diversas incertidumbres en los sensores integrados y el diseño del sistema. El problema NMPC se resuelve en cada paso de tiempo utilizando métodos de simulación validados y análisis de intervalos para calcular las entradas de control óptimas y seguras en un horizonte de predicción finito. Este enfoque considera varias restricciones que son cruciales para la seguridad y estabilidad del sistema, a saber, los límites del estado y del control. El controlador propuesto consta de dos pasos: procedimientos de filtrado y ramificación que permiten encontrar los intervalos de entrada que cumplen con las restricciones del estado y garantizan la convergencia al conjunto de referencia. Luego, el procedimiento de optimización permite calcular la entrada de control óptima y puntual que debe enviarse a los actuadores del sistema para la estabilización del péndulo. Las capacidades validadas de NMPC se ilustran a través de varias simulaciones bajo la biblioteca DynIbex y experimentos utilizando un péndulo invertido.