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罗曼·吉切尔德;保罗·特洛登。;安德鲁·米尔斯。;维萨干卡迪卡马纳坦

具有联合性能和通信优化的监督分布式控制。 （英语） Zbl 1492.93010号

国际J.控制 95，第5期，1371-1382（2022）。
摘要：本文研究由多个耦合子系统组成的系统的控制。在这种架构中，需要不同本地控制器之间的通信，以实现更好的总体控制性能。然而，控制性能的任何相应改进都需要足够显著，以保证额外的设计复杂性、更高的能耗和与控制器之间引入通信信道相关的成本。因此，实用的分布式控制设计旨在在最小化控制器之间的通信使用和最大化系统范围性能之间实现可接受的平衡。本文提出了一种新的方法来综合离散线性系统的稳定分布控制律，以平衡性能和通信。该方法使用了一个监督代理，该代理周期性地解决优化问题，以合成系统的稳定状态反馈控制律，尽管不一定在每个采样时刻。在线优化问题是一个双线性矩阵不等式（BMI）问题，它最大化了控制律的稀疏性，同时最小化了无限小时的性能代价；随后，将其放宽到线性矩阵不等式（LMI）问题，并证明（i）收敛到解以及（ii）提前终止保证了可行（但次优）的控制律。通过在LMI问题中加入驻留时间约束，可以保证闭环系统在切换控制律下的稳定性。最后，通过数值仿真实例验证了该方法的有效性。

MSC公司：

93甲14 分散的系统
93B52号 反馈控制
49甲10 线性二次型最优控制问题
90C22型 半定规划

关键词：

分布式控制;最优控制;优化;半定规划

软件：

YALMIP公司;塞杜米
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{R.Guicherd}等人，国际期刊控制95，第5期，1371--1382（2022年；Zbl 1492.93010）
全文： 内政部 链接

参考文献：

[1] Babazadeh，M。；Nobakhti，A.，状态反馈控制器设计中的稀疏性推广，IEEE自动控制汇刊，624066-4072（2017）·Zbl 1373.93126号 ·doi:10.1109/TAC.2016.2626371
[2] Bakule，L.，《分散控制：概述》，《控制中的年度审查》，32，1，87-98（2008）·doi:10.1016/j.arcontrol.2008.03.004
[3] 布隆德尔，V。；Tsitsiklis，J.N.，一些线性控制设计问题的NP硬度，SIAM控制与优化期刊，352118-1227（1997）·Zbl 0892.93050号 ·doi:10.1137/S0363012994272630
[4] 博伊德，S。；El Ghaoui，L。；Feron，E。；Balakrishnan，V.，系统和控制理论中的线性矩阵不等式（1994），SIAM·Zbl 0816.93004号
[5] 博伊德，S。；Vandenberghe，L.，《凸优化》（2010），剑桥大学出版社
[6] Bristol，E.H.，《关于多变量过程控制交互作用的新度量》，IEEE自动控制汇刊，11，133-134（1966）·doi:10.1010/TAC.1966.1098266
[7] Candès，E.J.，《受限等距特性及其对压缩传感的影响》，Comptes Rendus Mathematique，346，9-10，589-592（2008）·Zbl 1153.94002号 ·doi:10.1016/j.crma.2008.03.014
[8] 坎迪斯，E.J。；Tao，T.，线性规划解码，IEEE信息理论汇刊，514203-4215（2005）·Zbl 1264.94121号 ·doi:10.1109/TIT.2005.858979
[9] 坎迪斯，E.J。；Wakin，M.B。；Boyd，S.P.，《通过重加权最小化增强稀疏性》，《傅里叶分析与应用杂志》，第14期，第877-905页（2008年）·Zbl 1176.94014号 ·doi:10.1007/s00041-008-9045-x
[10] Crusius，C.A.R。；Trofino，A.，输出反馈控制问题的充分LMI条件，IEEE自动控制汇刊，441053-1057（1999）·兹比尔0956.93028 ·doi:10.1109/9.763227
[11] Doelman，R.和Verhaegen，M.（2016）。双线性矩阵等式凸优化的序列凸松弛。在欧洲控制会议上（第1946-1951页）。电气与电子工程师协会。
[12] 福田，M。；Kojima，M.，双线性矩阵不等式特征值问题的分支与切割算法，计算优化与应用，1979-105（2001）·Zbl 0979.65051号 ·doi:10.1023/A:1011224403708
[13] Geromel，J.C。；Colaneri，P.，离散时间切换系统的稳定性和稳定性，国际控制杂志，79719-728（2006）·Zbl 1330.93190号 ·网址：10.1080/00207170600645974
[14] Goh，K.C。；Safonov，M.G。；Papavassilopoulos，G.P.，biaffine矩阵不等式问题的全局优化，全局优化杂志，7365-380（1995）·Zbl 0844.90083号 ·doi:10.1007/BF01099648
[15] 戈尔斯基，J。；普菲弗。；Klamroth，K.，《双凸集与双凸函数优化：综述与扩展》，运筹学数学方法，66，373-407（2007）·Zbl 1146.90495号 ·doi:10.1007/s00186-007-0161-1
[16] 总直径。；Stursberg，O.，具有基于事件的通信和并行优化的协作分布式MPC算法，IEEE网络系统控制事务，3275-285（2016）·Zbl 1370.93159号 ·doi:10.1010/TCNS.2015.2459431
[17] 吉切尔，R。；Trodden，P.A。；Mills，A.R。；Kadirkamanathan，V.，《使用整数线性规划的基于弱交互的系统划分》，IFAC-PapersOnLine，503698-3704（2017）·doi:10.1016/j.ifacol.2017.08.709
[18] Hassibi，A.、How，J.P.和Boyd，S.P.（1999a）。解决控制中BMI问题的路径允许方法。《美国控制会议记录》（第1385-1389页）。电气与电子工程师协会。
[19] Hassibi，A。；如何，J.P。；Boyd，S.P.，《利用凸优化进行低权限控制器设计》，《制导、控制和动力学杂志》，22862-872（1999）·数字对象标识代码：10.2514/2.4464
[20] Hurley，北卡罗来纳州。；Rickard，S.，《比较稀疏性度量》，IEEE信息理论汇刊，55，4723-4741（2009）·Zbl 1367.94094号 ·doi:10.1109/TIT.2009.2027527
[21] 卡里瓦拉，V。；《福布斯》，J.F。；Meadows，E.S.，Block relative gain:Properties and pairing rules，工业与工程化学研究，42，4564-4574（2003）·doi:10.1021/ie020860j
[22] 科塔尔，M.V。；巴拉克里希南，V。；Morari，M.，使用线性矩阵不等式的鲁棒约束模型预测控制，Automatica，32，10，1361-1379（1996）·Zbl 0897.93023号 ·doi:10.1016/0005-1098（96）00063-5
[23] Liberzon，D.，切换系统和控制（2003），Birkhäuser·Zbl 1036.93001号
[24] Löfberg，J.（2004）。YALMIP：MATLAB中用于建模和优化的工具箱。在IEEE关于计算机辅助控制系统设计的国际研讨会上（第284-289页）。电气与电子工程师协会。
[25] Lunze，J.，《大型系统的反馈控制》（1992），普伦蒂斯·霍尔·Zbl 0755.93004号
[26] Maestre，J.M.、Muñoz de la Peña，D.和Camacho，E.F.（2009年）。低通信要求的分布式MPC方案。《美国控制会议记录》（第2797-2802页）。电气与电子工程师协会。
[27] 音乐大师，J.M。；Muñoz de la Peña，D。；吉姆·洛萨达，A。；Algaba，E。；Camacho，E.F.，《合作博弈论应用的联合控制方案》，最优控制应用与方法，35，592-608（2014）·Zbl 1308.49029号 ·doi:10.1002/oca.2090
[28] Manousiouthakis，V。；萨维奇，R。；Arkun，Y.，使用块相对增益概念的分散过程控制结构合成，AIChE期刊，32991-1003（1986）·doi:10.1002/（ISSN）1547-5905
[29] Polyak，B.、Khlebnikov，M.和Shcherbakov，P.（2013）。线性控制系统结构稀疏反馈设计的LMI方法。在欧洲控制会议上（第833-838页）。电气与电子工程师协会。
[30] Rotkowitz，M。；Lall，S.，分散控制中凸问题的表征，IEEE自动控制汇刊，51274-286（2006）·Zbl 1366.93017号 ·doi:10.1109/TAC.2005.860365
[31] Scattolini，R.，《分布式和分层模型预测控制的体系结构——综述》，《过程控制杂志》，19723-731（2009）·doi:10.1016/j.jprocont.2009.02.003
[32] 舒勒，S。；美国慕尼黑。；Allgöwer，F.，应用于电力系统的互联系统的分散状态反馈控制，过程控制杂志，24379-388（2014）·doi:10.1016/j.jprocont.2013.10.003
[33] Šiljak，D.D.，《复杂系统的分散控制》（1991），学术出版社·Zbl 0728.93004号
[34] Sturm，J.F.，使用SeDuMi 1.02，一个用于对称锥体优化的MATLAB工具箱，优化方法和软件，11-12，625-653（1999）·Zbl 0973.90526号 ·doi:10.1080/10556789908805766
[35] 温德尔，R.E。；Hurter，A.P.，受不相交约束的不可分离目标函数的最小化，运筹学，24643-657（1976）·Zbl 0347.90044号 ·doi:10.1287/操作24.4.643
[36] Wie，B。；Bernstein，D.S.，鲁棒控制设计的基准问题，制导、控制和动力学杂志，151057-1059（1992）·数字对象标识代码：10.2514/3.20949
[37] 肖，L。；约翰逊，M。；印地语，H。；博伊德，S。；Goldsmith，A.，通信速率和线性系统的联合优化，IEEE自动控制汇刊，48，148-153（2003）·Zbl 1364.90099号 ·doi:10.1109/TAC.2002.806669
[38] Ye，W.、Heidemann，J.和Estrin，D.（2002年）。无线传感器网络的节能MAC协议。IEEE信息通信会议录（第1567-1576页）。电气与电子工程师协会。
[39] 周，K。；多伊尔，J.C。；Glover，K.，《鲁棒与最优控制》（1996），普伦蒂斯·霍尔·Zbl 0999.49500
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