Multi-parametric Quadratic Programming for Explicit MPC Solution...

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"这篇论文是关于显式模型预测控制(MPC)解决方案的,通过解决多参数二次规划问题(mp-QP)来获得受约束线性模型预测控制问题的显式解。研究了由多参数分段光滑解决方案诱导的状态空间多面体分割,并提出了一种新的mp-QP求解器,其探索策略不同于现有算法,避免了不必要的分区和二次规划问题求解,显著提高了效率。" 在模型预测控制(MPC)中,控制器基于一个动态模型对未来系统行为进行预测,并优化一系列控制动作序列,以达到预期的性能指标。显式MPC解决方案是一种特殊的方法,它允许预先计算控制序列,而无需在线进行复杂的优化计算。这在实时控制中尤其有用,因为可以减少计算负担并提高系统的响应速度。 多参数二次规划(mp-QP)是实现显式MPC的关键工具。在这个问题中,二次目标函数和线性约束条件都依赖于状态变量的参数。通过解决mp-QP问题,我们可以得到一个参数化控制策略,该策略在不同状态下的控制输入是预先确定的。 论文中,作者对由mp-QP的分段光滑解所诱导的状态空间多面体分割进行了深入研究。这种分割将状态空间划分为多个区域,每个区域对应一个特定的控制输入。这种分割对于理解MPC策略的结构和行为至关重要。 作者提出的新算法改进了现有的mp-QP求解策略,采用了一种不同的参数空间探索方法。这种方法避免了在无用的区域内进行分区和二次规划问题的求解,从而节省了计算资源。通过这种方式,新算法能更有效地处理大型的mp-QP问题,特别是在状态空间维度较高或约束条件复杂的情况下。 这篇论文的贡献在于提供了一种优化显式MPC解决方案的方法,通过改进mp-QP求解器的设计,减少了计算复杂度,提高了控制系统的实时性能。这对于需要快速响应和高效运算的工业应用,如过程控制、电力系统或自动驾驶汽车等领域具有重要的理论和实践意义。