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超越固有鲁棒性:plant-model mismatch 下 MPC 的强稳定性

系统与控制 2025-05-21 v2 系统与控制 最优化与控制

摘要

本技术报告在 plant-model mismatch 情况下建立了 MPC 对原点的渐近稳定性,适用于原点仍为 steady state 的问题。这类问题包括但不限于库存管理、路径规划和偏差变量系统控制。我们的结果不同于关于 MPC 固有鲁棒性的既有结果,后者仅保证收敛到原点附近的邻域,邻域大小随 mismatch 大小而比例增大。对于二次代价函数的 MPC,系统动力学的连续可微性足以证明闭环系统在 mismatch 下的指数稳定性。对于通用代价函数的 MPC,联合比较函数界限和缩放条件可保证在 mismatch 下的渐近稳定性。结果通过数值仿真说明,包括经典的直立摆问题。用于建立这些结果的工具可解决 offset-free MPC 的稳定性问题,这是 MPC 研究文献中一个开放且有趣的问题。

关键词

引用

@article{arxiv.2411.15452,
  title  = {Beyond inherent robustness: strong stability of MPC despite plant-model mismatch},
  author = {Steven J. Kuntz and James B. Rawlings},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2411.15452},
  year   = {2025}
}

备注

45 pages, 9 figures