带信号时序逻辑约束的 Koopman-模型预测控制及其在供水系统温度调节中的应用

医院环境中用于透析治疗的温水供应控制是典型的安全关键控制问题。为保证在广泛运行条件下温水供应满足物理规范的连续性，在温水供应系统动态模型的控制设计中考虑其非线性因素不可避免。本文提出将形式化方法中具有有限时间信号语义的时序逻辑——信号时序逻辑（signal temporal logic）所描述的控制规范，纳入所谓的 Koopman-模型预测控制（Koopman-Model Predictive Control, MPC）中，作为一种基于非线性系统 Koopman 算子框架的非线性 MPC 新技术。这使我们能够生成最优输入序列，使非线性系统的受控状态满足所述规范。该方案被应用于温水供应的温度调节，并通过数值实验验证了其有效性。