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相似文献
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1.
李二超  毛玉燕 《计算机应用》2021,41(12):3419-3425
约束多目标进化算法在求解不可行域较大的优化问题时对不可行域的合理探索不仅有助于种群快速收敛于可行区域内的最优解,还能减少无潜力不可行域对算法性能的影响.因此,提出一种基于空间收缩技术的约束多目标进化算法(CMOEA-SST).首先,提出自适应精英保留策略对PPS算法的Pull阶段初始种群进行改进,增加Pull阶段初始种群的多样性和可行性;其次,在进化过程中采用空间收缩技术逐渐缩小搜索空间,减少无潜力不可行域对算法性能的影响,使算法在兼顾收敛性和多样性的同时提高收敛精度.为验证所提算法性能,将该算法与四个代表性算法C-MOEA/D、ToP、C-TAEA、PPS在LIRCMOP系列测试问题上进行仿真对比.实验结果表明,CMOEA-SST在处理不可行域较大约束优化问题时具有更好的收敛性和多样性.  相似文献   

2.
李二超  毛玉燕 《计算机应用》2021,41(12):3419-3425
约束多目标进化算法在求解不可行域较大的优化问题时对不可行域的合理探索不仅有助于种群快速收敛于可行区域内的最优解,还能减少无潜力不可行域对算法性能的影响.因此,提出一种基于空间收缩技术的约束多目标进化算法(CMOEA-SST).首先,提出自适应精英保留策略对PPS算法的Pull阶段初始种群进行改进,增加Pull阶段初始种群的多样性和可行性;其次,在进化过程中采用空间收缩技术逐渐缩小搜索空间,减少无潜力不可行域对算法性能的影响,使算法在兼顾收敛性和多样性的同时提高收敛精度.为验证所提算法性能,将该算法与四个代表性算法C-MOEA/D、ToP、C-TAEA、PPS在LIRCMOP系列测试问题上进行仿真对比.实验结果表明,CMOEA-SST在处理不可行域较大约束优化问题时具有更好的收敛性和多样性.  相似文献   

3.
本文针对一类由状态相互耦合的子系统组成的分布式系统, 提出了一种可以处理输入约束的保证稳定性的非 迭代协调分布式预测控制方法(distributed model predictive control, DMPC). 该方法中, 每个控制器在求解控制率时只与 其它控制器通信一次来满足系统对通信负荷限制; 同时, 通过优化全局性能指标来提高优化性能. 另外, 该方法在优化 问题中加入了一致性约束来限制关联子系统的估计状态与当前时刻更新的状态之间的偏差, 进而保证各子系统优化问 题初始可行时, 后续时刻相继可行. 在此基础上, 通过加入终端约束来保证闭环系统渐进稳定. 该方法能够在使用较少 的通信和计算负荷情况下, 提高系统优化性能. 即使对于强耦合系统同样能够保证优化问题的递推可行性和闭环系统的 渐进稳定性. 仿真结果验证了本文所提出方法的有效性.  相似文献   

4.
本文针对一类由状态相互耦合的子系统组成的分布式系统,提出了一种可以处理输入约束的保证稳定性的非迭代协调分布式预测控制方法(distributed model predictive control,DMPC).该方法中,每个控制器在求解控制率时只与其它控制器通信一次来满足系统对通信负荷限制;同时,通过优化全局性能指标来提高优化性能.另外,该方法在优化问题中加入了一致性约束来限制关联子系统的估计状态与当前时刻更新的状态之间的偏差,进而保证各子系统优化问题初始可行时,后续时刻相继可行.在此基础上,通过加入终端约束来保证闭环系统渐进稳定.该方法能够在使用较少的通信和计算负荷情况下,提高系统优化性能.即使对于强耦合系统同样能够保证优化问题的递推可行性和闭环系统的渐进稳定性.仿真结果验证了本文所提出方法的有效性.  相似文献   

5.
基于LMI的约束系统H控制及其滚动优化实现   总被引:7,自引:0,他引:7  
在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H性能控制方法.通过对H性能指标γ的在线最小化,闭环系统能实时协调控制性能要求和硬约束,并充分利用有限的控制能力提高控制性能.  相似文献   

6.
一种改进的鲁棒约束预测控制器的综合设计方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对多包描述的不确定系统,提出一种新的鲁棒约束预测控制器.高线设计多包系统worst-case情况下性能最优的不变集,在线求解多包系统无穷时域性能指标的rain-max优化问题.设计方法采用了时变的终端约束集,扩大了初始可行域,并能获得较优的控制性能.仿真结果验证了该方法的有效性.  相似文献   

7.
约束非线性系统稳定经济模型预测控制   总被引:6,自引:4,他引:2  
何德峰 《自动化学报》2016,42(11):1680-1690
考虑约束非线性系统,提出一种新的具有稳定性保证的经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于经济性能指标的非凸性和非正定性,引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数.利用辅助函数的最优值函数定义原始EMPC优化问题的稳定性约束.应用终端约束集、终端代价函数和局部控制器三要素,建立闭环系统关于经济最优平衡点的渐近稳定性和渐近平均性能.进一步,结合多目标理想点概念,将提出的控制策略用于多个经济性能指标的优化控制,得到稳定多目标EMPC策略.最后,以连续搅拌反应器为例,比较仿真结果验证本文策略的有效性.  相似文献   

8.

针对多包描述的不确定系统,提出一种新的鲁棒约束预测控制器.离线设计多包系统worst-case情况下性能最优的不变集,在线求解多包系统无穷时域性能指标的min-max优化问题.设计方法采用了时变的终端约束集,扩大了初始可行域,并能获得较优的控制性能.仿真结果验证了该方法的有效性.

  相似文献   

9.
基于迭代粒子群算法的间歇过程优化   总被引:3,自引:0,他引:3  
针对无状态和终端约束的间歇过程动态优化问题,将迭代思想与粒子群优化算法相结合,提出了迭代粒子群算法.算法首先将控制变量离散化,用标准粒子群算法搜索离散控制变量的最优解,并在随后的迭代过程中不断收缩控制变量的搜索域,使优化性能指标和控制轨线不断趋于最优解.为使优化轨线光滑平稳,算法采用三点线性平滑算子对每次迭代结果进行平滑滤波.算法简洁,可行,高效,特别是在系统梯度信息不可得的情况下更具实用性.对一个间歇过程的仿真结果证明了迭代粒子群算法可以有效地解决不含状态和终端约束的间歇过程动态优化问题.  相似文献   

10.
针对多操纵面级联飞行控制结构中执行器存在多面体不确定的问题, 提出了一种基于鲁棒预测控制理论的动态控制分配策略. 考虑位置约束和速率约束, 建立了多面体不确定冗余执行器的增广控制模型; 以执行器状态和虚拟指令跟踪误差为增广变量构造二次型李亚普诺夫函数, 将无穷时域Min-Max非线性规划转化为线性矩阵不等式凸优化问题, 设计了保守性小的鲁棒预测控制律. 各个控制指令汇集到一个混合优化控制分配器, 由它分派控制指令, 以最优地补偿执行器的不确定动态特性. 仿真结果表明, 该策略可综合补偿执行器的多面体不确定性, 在操纵面偏转范围内精确地跟踪虚拟指令, 保证了闭环系统的稳定性, 具有较好的鲁棒性.  相似文献   

11.
针对未知但有界扰动下约束非线性系统,提出一种新的鲁棒经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略,保证闭环系统对扰动输入具有输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).基于微分对策原理,分别优化经济目标函数和关于最优经济平衡点的鲁棒稳定性目标函数,其中经济最优性与鲁棒稳定性是具有冲突的两个控制目标.利用鲁棒稳定性目标最优值函数构造EMPC优化的隐式收缩约束,建立鲁棒EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点相对于有界扰动输入到状态稳定性结果.最后以连续搅拌反应器为例,对比仿真验证本文策略的有效性.  相似文献   

12.
Stabilizable regions of receding horizon predictive control (RHPC) with input constraints are examined. A feasible region of states, which is spanned by eigenvectors of the closed-loop system with a stabilizing feedback gain, is derived in conjunction with input constraints. For states in this region, the feasibility of state feedback is guaranteed with the corresponding feedback gain. It is shown that an RHPC scheme with adequate finite terminal weights can guarantee stability for any initial state which can be steered into this region using finite number of control moves in the presence of input saturation. This methodology results in feasible regions which are infinite (in certain directions) even in the case of open-loop unstable systems. It is shown that the proposed feasible regions are larger than the ellipsoidal regions which were suggested in earlier works. We formulated the optimization problem in LMI so that it can be solved by semidefinite programming.  相似文献   

13.
考虑具有状态和控制约束的仿射非线性系统多目标安全控制问题,本文提出一种保证安全和稳定的多目标安全模型预测控制(MOSMPC)策略.首先通过理想点逼近方法解决多个控制目标的冲突问题.其次,利用控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)参数化局部控制律,并确定系统不安全域.在此基础上,构造非线性系统的参数化双模控制器,减少在线求解模型预测控制(MPC)优化问题的计算量.进一步,应用双模控制原理和CLBF约束,建立MOSMPC策略的递推可行性和闭环系统的渐近稳定性,并保证闭环系统状态避开不安全域.最后,以加热系统的多目标控制为例,验证了本文策略的有效性.  相似文献   

14.
This paper proposes a new model predictive control (MPC) method for linear parameter varying systems with bounded parameter variation subject to input constraints. The method adopts closed-loop prediction and constructs ellipsoidal sets to predict the future states with reasonable computational effort. Then the information on the parameter variation rate is exploited to improve the accuracy of the prediction. Furthermore, a relaxed terminal condition, which guarantees the stability for infinite horizon, is introduced to enlarge the stabilizable region. It is shown that the feasibility of the MPC problem at the initial step ensures the stability of the closed-loop system. Finally, a simulation result illustrates the effectiveness of the proposed method.  相似文献   

15.
A new model predictive control scheme with guaranteed stability is presented for constrained discrete-time nonlinear systems. The open-loop optimization problem does not involve explicit terminal constraints, and employs a nonstandard terminal cost function. The closed-loop system is shown to be infinite-horizon optimal, provided that the terminal cost exactly captures the infinite-horizon optimal value in a neighborhood of the origin. Stability and optimality are proven for a set of initial states, which is invariant and approaches the set of all controllable states, as the prediction horizon increases  相似文献   

16.
王青松  何德峰  韩平 《控制与决策》2022,37(5):1137-1144
考虑约束非线性系统经济型最优控制问题,提出一种关于经济性能输入到状态稳定的经济型模型预测控制(EMPC)策略.通过离线计算系统的最优经济稳态点,构建关于该稳态点跟踪的稳定最优控制问题.在此基础上,利用稳定最优控制问题的最优值函数和关于经济性能函数的松弛量构造EMPC优化问题的收缩约束,再结合不变集原理和输入到状态稳定性...  相似文献   

17.
This paper investigates a sliding-mode model predictive control (MPC) algorithm with auxiliary contractive sliding vector constraint for constrained nonlinear discrete-time systems. By adding contractive constraint into the optimization problem in regular sliding-mode MPC algorithm, the value of the sliding vector is decreased to zero asymptotically, which means that the system state is driven into a vicinity of sliding surface with a certain width. Then, the system state moves along the sliding surface to the equilibrium point within the vicinity. By applying the proposed algorithm, the stability of the closed-loop system is guaranteed. A numerical example of a continuous stirred tank reactor (CSTR) system is given to verify the feasibility and effectiveness of the proposed method.  相似文献   

18.
In this work, we develop an economic model predictive control scheme for a class of nonlinear systems with bounded process and measurement noise. In order to achieve fast convergence of the state estimates to the actual system state as well as the robustness of the observer to measurement and process noise, a deterministic (high-gain) observer is first applied for a small time period with continuous output measurements to drive the estimation error to a small value; after this initial small time period, a robust moving horizon estimation scheme is used on-line to provide more accurate and smoother state estimates. In the design of the robust moving horizon estimation scheme, the deterministic observer is used to calculate reference estimates and confidence regions that contain the actual system state. Within the confidence regions, the moving horizon estimation scheme is allowed to optimize its estimates. The output feedback economic model predictive controller is designed via Lyapunov techniques based on state estimates provided by the deterministic observer and the moving horizon estimation scheme. The stability of the closed-loop system is analyzed rigorously and conditions that ensure the closed-loop stability are derived. Extensive simulations based on a chemical process example illustrate the effectiveness of the proposed approach.  相似文献   

19.
The problem of stabilization and null-controllability of open-loop unstable discrete-time multi-input systems with constraints on the inputs and the controls is addressed in this paper. First necessary and sufficient conditions for solvability of the problem are derived. They guarantee the existence of a linear controller leaving the state constraint set for the closed-loop system positively invariant. An optimal control law is computed, and the admissible set of initial conditions is given such that along trajectories of the closed-loop system the state and input constraints are satisfied. Then the domain of feasible initial conditions is enlarged using a saturating control if such is feasible  相似文献   

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