面向高效控制实现的精确开关计划

现代的网络物理系统（如汽车控制）依赖反馈控制器将系统调节至 desired setpoint。然而，控制器还必须在资源受限的处理器上高效调度，其中数值精度选择直接影响控制质量和计算成本。这种权衡至关重要：更高的精度可改善控制性能，但会增加运行时间；而更低的精度可在处理器上更快执行，但可能降低整体系统性能。本文提出了首种精确开关计划方法，控制器在不同浮点精度之间切换以平衡控制性能并提升计算效率。我们将此问题表述为多目标优化问题，形式化为带有合理线性化和误差界的混合整数二次规划 (MIQP)，该模型捕捉不同精度实现带来的舍入效应。我们的方法有效地计算出开关计划，确保系统输出保持在指定参考带内。通过对标准基准控制系统的实验评估，我们展示，在32位和16位浮点实现之间切换，可比32位执行实现平均运行时间降低26.5%，并在16位执行上实现控制性能提升27.6%，同时保持近乎最优的整体性能。