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Robust Data-Driven Model Predictive Control With Soft Constrained Strategy

delete2026-05-08
delete0
PRE
AI
伍小龙 封面图
伍小龙 (Xiaolong Wu)
W
Wen-Hai Han
X
Xiaomin Li
H
Honggui Han
J
Jun-Fei Qiao
DOI:10.1109/tsmc.2026.3688417delete
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摘要

摘要

En 中文
本文提出了一种具有软约束策略的鲁棒数据驱动模型预测控制(RDD-MPC)。该方法旨在解决由外部扰动和测量误差引起的外点导致的模型预测控制(MPC)约束违反问题。首先,利用核函数构建鲁棒数据驱动预测模型,并通过基于软间隔的迭代二次规划(SMIQP)算法更新其参数。该算法引入模型松弛变量(MSV)以容忍外点的不利影响,提高了预测模型对外点的鲁棒性,并确保模型能够捕捉系统的复杂动态特性。其次,设计了一种增强型软约束方法(SCM)以处理约束违反问题。与采用单一松弛变量的SCM可能导致的过度或不足约束松弛不同,该方法采用两个控制器松弛变量(CSVs)进行协同约束松弛,从而确保优化可行性。结合自适应权重惩罚项,所提出的SCM在存在扰动时仍能保持可接受的控制性能。第三,严格证明了所提出的RDD-MPC方法的输入-状态稳定性(ISS)。最后,经典非线性系统的实验结果表明,所提出的方法能够有效提高控制性能和鲁棒性。此外,该方法在废水处理过程(WWTPs)的基准仿真模型1(BSM1)上进行了评估,实验结果进一步验证了RDD-MPC方法在系统工程应用中的有效性。
Keyword:
Model predictive control (MPC)
outliers
soft constraints
soft-margin-based iterative quadratic programming (SMIQP)

期刊

I
IEEE Transactions on Systems Man Cybernetics-Systems
IF:
8.7
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173
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