一种面向基于多 shooting 的非线性模型预测控制的高效 move blocking 策略
最优化与控制
2019-10-24 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
Move blocking（MB）是一种广泛使用的策略，用于减少滚动时域控制中涌现的最优控制问题（OCP）的自由度。其通过强制输入变量在多个离散化步长内保持恒定来缩小 OCP 的规模。本文聚焦于为基于多 shooting 的非线性模型预测控制（NMPC）开发计算高效的 MB 方案。通过在 shooting 步中引入 MB 来减少 OCP 的自由度，从而得到规模更小但稀疏的 OCP，因此保持了离散化精度与稀疏度水平。提出了一种利用 OCP 稀疏结构的压缩算法，可将压缩的计算复杂度从关于离散化节点数的二次方降至线性。因此，可高效采用带热启动策略的有效集方法，从而允许使用更长的预测时域。给出了所提方案与非均匀网格 NMPC 的详细对比。通过两个不同问题的仿真，展示了该算法在降低计算负担的同时保持优化精度与约束满足的有效性。
引用
@article{arxiv.1909.09710,
title = {An Efficient Move Blocking Strategy for Multiple Shooting based Nonlinear Model Predictive Control},
author = {Yutao Chen and Nicolo Scarabottolo and Mattia Bruschetta and Alessandro Beghi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.09710},
year = {2019}
}