约束非线性系统保安全和稳定的双模经济模型预测控制

考虑输入仿射非线性约束系统的安全与经济优化控制问题,提出一种约束非线性系统高效安全经济模型预测控制(SEMPC)策略。首先引入控制李雅普诺夫障碍函数(CLBF)概念,设计系统运行安全约束和参数化非线性局部控制律。为平衡SEMPC的在线计算量和经济优化性能,构造约束非线性系统的参数化双模模型预测控制(MPC)控制器,其中,控制器自由参数在系统状态进入终端域后在线优化确定。进一步,应用双模控制原理和控制李雅普诺夫函数性质,证明SEMPC策略的递推可行性和闭环系统的渐近稳定性。最后,通过对一连续搅拌釜反应器的安全、经济和稳定控制的仿真实验,验证了本文策略的有效性。