显式模型预测控制的格点分段仿射逼近及其在卫星姿态控制中的应用
系统与控制
2024-03-21 v1 系统与控制
摘要
卫星姿态控制是航空航天技术的关键部分，模型预测控制 (MPC) 是该领域最有前景的控制器之一，但如果无法实现实时在线优化，其效果将大打折扣。显式 MPC 将在线计算转化为查表过程，然而当系统维数较高或约束复杂时，其解难以获得。格点分段仿射 (PWA) 函数曾被用来表示显式 MPC 的控制律，虽然降低了在线计算复杂度，但对于复杂问题，离线计算量仍然难以承受。本文利用可行域内的样本点及其对应的仿射函数，为卫星姿态控制设计的最优 MPC 控制器构建了格点 PWA 逼近。我们证明了在格点 PWA 逼近下卫星姿态控制系统的渐近稳定性，并通过仿真验证了所提方法能够以远低于线性在线 MPC 的在线计算复杂度实现几乎相同的性能，且比 LQR 方法消耗更少的燃料。
引用
@article{arxiv.2403.13601,
title = {Lattice piecewise affine approximation of explicit model predictive control with application to satellite attitude control},
author = {Zhengqi Xu and Jun Xu and Ai-Guo Wu and Shuning Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.13601},
year = {2024}
}