模型未知LTI系统的数据驱动预测控制

• 作者: 徐凯 陈珺 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室
• 来源期刊: 计算机测量与控制
• 学科: 工学
• 关键词: 数据驱动 系统行为学理论 线性时不变系统 预测控制 滚动时域优化 轨迹跟踪 高斯噪声
• 年，卷（期）: 2024,（9）
• 所属期刊栏目: 控制技术
• 页码范围: 116-123
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2023.09.018

摘要

针对含有随机噪声的模型未知线性时不变(LTI,linear time invariant)系统模型建立过程复杂且控制律难以得到的问题，提出一种基于数据驱动的预测控制方法；基于系统行为学理论和平衡子系统辨识方法，仅利用测量得到的系统数据构建被控系统的非参数模型，将其和预测控制理论相结合设计出基于数据驱动的预测控制器，对于系统测量数据中存在的有界加性高斯噪声，通过引入数据的松弛变量和L2正则项来降低噪声扰动的影响，采用滚动时域优化策略计算最优控制序列并将其作用于被控系统，实现了系统对设定值的轨迹跟踪；将所提控制策略应用于四容水箱系统，仿真结果表明所提方法能实现四容水箱系统的液位跟踪控制，且与同样基于数据驱动的子空间预测控制方案相比，所提方法具有更好的动态性能，且该策略在抗噪声扰动方面有明显优势，具有更强的鲁棒性。