隨機系統輸出反饋預測控制理論及算法研究

《隨機系統輸出反饋預測控制理論及算法研究》是依託上海交通大學，由李德偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：隨機系統輸出反饋預測控制理論及算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李德偉
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

本項目針對實際系統往往受到隨機因素影響，且狀態不完全可測的情況，研究隨機系統輸出反饋預測控制器的設計方法，旨在針對隨機系統提出完整的輸出反饋預測控制設計理論和框架。項目選取兩類典型系統，即乘型+擾動系統和Markov+擾動系統，借鑑預測控制定性綜合理論成果、隨機過程理論、最佳化理論以及約束控制理論，探索隨機系統機率條件下系統約束處理和滿足機制、系統狀態估計方法以及外界擾動處理方法；以此為基礎，探索如何在保證隨機系統閉環機率穩定的前提下，有效利用機率特徵設計輸出反饋預測控制器，降低設計的保守性；進而，從實際實施出發，研究輸出反饋預測控制器的高效算法，並通過實驗研究檢驗項目成果的有效性。本項目由於充分著眼於系統隨機特徵的利用，故可以克服已有魯棒預測控制設計的保守性，提高設計的可行性，這一研究不僅具有重要學術價值，而且可以為相關領域提供更為有效的約束最佳化控制和規劃方法，促進預測控制的推廣套用。

結題摘要

不確定系統的預測控制，通常是採用魯棒方法。但實際套用中，不確定系統往往符合一定的統計規律。這類系統如果採用魯棒方法，則存在較大的保守性。因此，本項目是針對原有魯棒預測控制設計對於不確定性具有機率特徵系統的不足，並結合系統輸出反饋的結構特點，面向乘型參數不確定系統和Markov跳變系統以及加型噪聲系統，提出研究其輸出反饋預測控制的綜合方法。為此，我們主要針對乘型和Markov系統以及加型噪聲系統，提出了多步機率控制集和擾動機率集的定義、設計條件和設計方法及其改進設計方法；在此基礎上，結合tube技術，項目發展了完整的隨機系統輸出反饋預測控制器的綜合設計方法；在理論研究的基礎上，我們將理論研究的成果，結合智慧型交通網路系統和污水處理系統等實際對象，研究了理論方法的套用技術以及軟測量技術。通過本項目的研究，我們建立了比較完整的機率預測控制的設計思路和框架，並為理論成果的實際套用提供了算法基礎。