非切换解析NMPC方法在关系度不确定非线性系统中的应用

"关系度不确定非线性系统的非切换解析NMPC方法 (2007年) - 洪少春, 张国银" 本文主要探讨了一种针对关系度不确定非线性系统的新型非切换解析模型预测控制（Non-switching Analytical NMPC, Nonlinear Model Predictive Control）方法。传统的切换解析NMPC虽然在处理非线性系统时展现出良好的性能，但由于控制律的不连续性，限制了其在实际应用中的广泛使用，特别是在关系度不确定的非线性系统中。 作者首先分析了切换解析NMPC方法的不足之处，指出该方法可能导致控制系统在某些特定情况下不稳定，尤其是在处理关系度不确定的非线性系统时。为了克服这个问题，文章提出了非切换解析的NMPC策略。这种方法的核心思想是在解析NMPC的控制律下，通过适当的坐标变换，将原本复杂的关系度不确定非线性系统转化为两个近似的线性子空间，即关系度确定和不确定的子空间。通过这种方式，即使在关系度不确定的情况下，也能确保闭环系统的稳定性。 论文通过理论分析，得出了非切换解析NMPC使闭环系统稳定的必要条件。为了验证这种方法的有效性和可行性，作者进行了仿真试验，并选择了具体的球杆系统作为实时控制实验对象。在GBB1004球杆系统实验设备上，采用MATLAB进行模型预测控制设计，绘制了控制实验图，对系统的稳态误差和动态响应进行了深入分析。实验结果表明，非切换解析NMPC能够显著降低稳态误差，提高系统响应速度，验证了该方法在实际应用中的优良性能。 此外，文章还提及了关系度不确定非线性系统控制领域的其他常见方法，如近似反馈线性化、线性反馈控制、模糊控制和滑模控制等。尽管这些方法各有优缺点，但非切换解析NMPC以其独特的优势，如对系统关系度不确定性的适应性和解决控制律不连续问题的能力，展示了其在复杂非线性系统控制中的潜力。 洪少春和张国银的研究为关系度不确定非线性系统的控制提供了一种新的非切换解析NMPC方法，该方法在理论和实践上都显示出了优越的性能，有望在相关领域得到广泛应用。