رديابي مقيد مبتني بر كنترل كننده پيش بين با هزينه محاسباتي كم: رويكرد برنامه ريزي پارامتري

Low-Complexity Constrained Model Predictive Tracking Control: Parametric Programming Approach

در اين مقاله، مسئله رديابي خروجي در سيستم­هاي خطي مقيد با ديناميك سريع موردتوجه قرار گرفته است. فرض شده است كه سيستم موردنظر داراي محدوديت­هايي بر روي بردار حالت و بردار ورودي كنترلي بوده و سيگنال مرجع داراي ماهيت تكه­اي ثابت است. بر اين اساس، يك كنترل­ كننده ساده مبتني بر تحليل عملكردي سيستم حلقه بسته به ­منظور رديابي سيگنال مرجع در حضور اين محدوديت­ها ارائه شده است. سپس، امكان­پذيري و پايداري مجانبي سيستم حلقه ­بسته براي روش پيشنهادي نشان داده شده است. همچنين با تطبيق روش پيشنهادي و فرمول­ بندي مسئله در قالب مسئله كنترل پيش­بين، پاسخ بهينه مربوط به پارامترهاي طراحي با استفاده از ابزار برنامه ­ريزي چندپارامتري به­ صورت صريح استخراج شده است. بر اساس تحليل هاي ارائه ­شده و نتايج به ­دست­ آمده مشاهده مي­شود كه روش پيشنهادي به ­ويژه در كاربردهايي كه سيگنال مرجع ثابت و از قبل مشخص است، به­صورت كارآمدي قابل­ اعمال است. با­اين ­وجود، براي كاربردهاي ديگر كه سيگنال مرجع از قبل معلوم و ثابت نيست نيز راهكار مشخصي ارائه و امكان­ پذيري قانون كنترل تحت شرايط ساده­ اي تضمين شده است.

In this paper, the constrained output tracking problem for linear systems with fast dynamics is addressed. It is assumed that the system is subject to input/state constraints and the reference signal is piecewise constant. Based upon the closed-loop control behavior, a simple controller is designed and it is shown that the proposed architecture guarantees the feasibility and asymptotic stability of the closed-loop system. Adapting and formulating the proposed controller as a model predictive control problem, an explicit optimal solution is obtained for the proposed controller. It is shown that the proposed approach can be effectively applied when the reference signal takes only some finite predefined values. However, non-predefined references are also handled and it is guaranteed to be feasible under some mild assumptions.