网络化动态耦合系统中分布式模型预测控制的协同优化

项目名称： 网络化动态耦合系统中分布式模型预测控制的协同优化

项目编号： No.61203063

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化学科

项目作者： 刘剑锋

作者单位： 中南大学

项目金额： 24万元

中文摘要： 本项目基于协同控制的思想，针对一般的网络化动态耦合系统，提出一种分布式模型预测控制协同优化方法。将协同控制方法和分布式模型预测控制方法相结合，建立协同优化的分布式模型预测控制系统结构模型；研究网络化动态系统的耦合作用，寻找基于拓扑的协同李雅普诺夫函数，提出分布式模型预测控制的稳定性保证方法；从系统分解入手，寻找子系统间的耦合关系，求解子系统凸优化问题；建立全局最优与子系统最优的关联，分析各子系统自身的反馈控制行为和邻接子系统的协同控制行为，提出基于全局最优的协同控制律，得到整个系统收敛到全局最优性能指标的方法；通过构建复杂地形环境下的多机器人协同救援实验系统，探讨分布式模型预测控制协同优化方法的实际应用。通过本项目的研究，将为协同控制和分布式模型预测控制技术的研究和应用提供一定的理论和实践基础。

中文关键词： 协同控制；分布式；模型预测控制；重载组合列车；

英文摘要： This research proposes a cooperative optimization scheme of distributed model predictive control based on cooperative theory, which is used in the general networked dynamical systems. First, a cooperative optimization control strategy and a distributed model predictive control strategy are combined to propose a cooperative optimization distributed model predictive control structure . In order to guarantee the stability of distributed model predictive control, topology-based cooperative Lyapunov function and the coupled relationship of networked dynamical subsystems will be considered. Second, the convex suboptimization is solved by decomposing systems and seeking the coupled relationship. Then, the relationship between global optimization and local optimization will be obtained. To achieve the method of the global system converging to a global optimization, we propose a cooperative control theorem, which is based on analyzing the subsystems' self-feedback control and the cooperative control of their neighbors. Finally, in the complex topographic environment, a multi-robotic cooperative optimization rescue system will approve the proposed cooperative control method for distributed model predictive control scheme.This research will promote the theoretical and practical development of cooperative control and distr

英文关键词： Cooperative control；Distributed；Model predictive control；Heavy-haul trains；