《約束模型預測控制的理論和高效算法》是依託上海交通大學，由席裕庚擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：約束模型預測控制的理論和高效算法
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：席裕庚
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對當前科學技術和經濟社會發展對約束系統實時最佳化控制的需要，研究和發展約束模型預測控制的理論和高效算法，重點解決現有工業預測控制算法線上計算量大、實施要求高、套用範圍局限的不足，縮小現有預測控制理論與實際套用的差距。分別以在大規模系統、快速系統、低成本系統、非線性系統中約束預測控制面臨的共性瓶頸問題為主攻方向，圍繞這些特徵系統中的關鍵科學問題，借鑑大系統理論、現代最佳化理論和約束反饋控制理論等的新進展，提出解決相關瓶頸問題的新思路和新算法，提高約束預測控制算法的實時性、科學性和易用性，增強約束預測控制理論的實際針對性和可用性，並結合典型案例進行理論和高效算法的套用試點。本項研究所發展的約束預測控制的系統理論和高效算法，不僅可大大拓展預測控制的套用領域，滿足當前經濟發展和社會進步對最佳化控制的需要，而且對預測控制理論的完善和與實際套用更緊密地結合也具有重要意義。
結題摘要
本項目針對當前經濟和社會發展對約束系統實時最佳化控制日益增長的需要，研究和發展約束模型預測控制的理論和高效算法，重點克服約束預測控制算法線上計算量大、實施要求高的不足，擴大其套用範圍，並推動預測控制理論與套用的結合。所取得的主要成果為： 1. 大規模系統：針對城市交通路網的高維性及其模型和最佳化的計算複雜性，提出了建模、模型簡化和預測控制的高效算法和有效結構；針對大系統信息的分散化和網路化，提出了具有穩定性保證的分散式預測控制綜合方法，設計了網路信息模式下的魯棒預測控制器和滾動謎詢時域調度算法。 2. 快速動態系統：針對預測控制線上計算複雜導致實時性差的問題，提出最佳化變數集結算法、基於多步控制集的離線設計線上綜合墓墊疊拳算法和有限精度收斂等策略，提高約束預測控制算法的實時性；研究了高超聲速飛行器、高速動車組等快速系統的高效預測控制設計方法。 3. 低成本系統：針對底層放欠辣控制裝置或嵌入式系統中難以實現約束預測控制算法的問題，基於FPGA平台用軟-硬體聯合實現了約束預測控制的核心二次規划算法，研發了基於FPGA的預測控制器原理樣機和調試支持軟體，基於DSP平台設計實現了基於神經網路的二次規劃求解器和預測控制器。 4. 非線性系統：針對非線性系統預測控制理尋煮拒論和算法研究的照櫃照不足，系統研究解決了輸出反饋預測控制的遞歸可行性和魯棒綜合問題；提出了結契約束反饋理論和預測控制綜閥連匙淋合方法的飽和非線性系統魯棒預測控制器設計方法；提出了非線性系統的多模型和多層次預測控制策略，研發了集閉環多變數辨識、變負荷過程和擾動自適應非歡蘭厚線性預測控制於一體的具有自適應特徵的工業預測控制結構和高性能算法，成功套用於實際工業裝置。項目組共發表學術論文230篇，其中國際期刊論文75篇，SCI收錄66篇、EI收錄180篇；出版學術專著2本，授權發明專利16項，軟體著作權5項，培養博士後4人，博士生14人，碩士生27人，獲省部級自然科學二、三等獎各1次，國際會議論文獎2次，國內會議論文獎4次，項目組成員組織國際學術會議4次。
