混合热管理系统的非线性模型预测控制
系统与控制
2024-11-26 v1 系统与控制
摘要
模型预测控制因其满足约束条件和保证鲁棒性的能力而日益受到关注。然而,对于那些动力学特征呈现高状态维数、显著非线性和刚性的系统,目前缺乏适合的在线非线性MPC方法。车辆热管理系统(TMS)与集成热能存储(TES)的混合TMS就是这类系统的一个典型例子,其中混合指的是可通过常规换热器、相变材料熔化或两者结合实现制冷。随着车辆平台电气化水平的提高,对TMS的性能要求日益严格,进而需要更先进的控制方法。本文提出了一种在具有77个状态的实验混合TMS测试平台上实现的非线性模型预测控制器的设计与实时实现。我们展示了尽管系统具有高维和刚性动力学,通过在MPC时域内对动力学进行线性化,仍可获得显式积分方法。该积分方法还允许以最小的额外计算成本计算一阶梯度。通过仿真和实验结果,我们展示了所提出解决方案方法的实用性,以及通过主动控制TES的充放电行为来缓解高度瞬态热负荷的优势。
引用
@article{arxiv.2411.15929,
title = {Nonlinear Model Predictive Control of a Hybrid Thermal Management System},
author = {Demetrius Gulewicz and Uduak Inyang-Udoh and Trevor Bird and Neera Jain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.15929},
year = {2024}
}
备注
12 pages, 14 figures, submitted to IEEE Transactions on Control Systems Technology