This paper deals with the design of nonlinear MPC controllers that provide offset-free setpoint tracking for models described by Neural Nonlinear AutoRegressive eXogenous (NNARX) networks. The NNARX model is identified from input-output data collected from the plant, and can be given a state-space representation with known measurable states made by past input and output variables, so that a state observer is not required. In the training phase, the Incremental Input-to-State Stability ({\delta}ISS) property can be forced when consistent with the behavior of the plant. The {\delta}ISS property is then leveraged to augment the model with an explicit integral action on the output tracking error, which allows to achieve offset-free tracking capabilities to the designed control scheme. The proposed control architecture is numerically tested on a water heating system and the achieved results are compared to those scored by another popular offset-free MPC method, showing that the proposed scheme attains remarkable performances even in presence of disturbances acting on the plant.


翻译:本文涉及非线性MPC控制器的设计,这些控制器为神经非线性自动递减 eXentive(NNARX) 网络描述的模型提供零抵消点跟踪。 NNARX 模型来自从工厂收集的输入-产出数据,可以按已知的可测量的输入和输出变量设定州空间代表,这样就不需要国家观察员了。在培训阶段,递增输入-国家稳定(hudelta-SS)财产在符合工厂行为的情况下可以被强制使用。然后,利用 EXTANS 属性对输出跟踪错误采取明确的整体行动来增强模型,从而能够实现对设计控制计划的零抵消跟踪能力。 拟议的控制结构在水热系统上进行了数字测试,并将取得的成果与另一种流行的无抵消模式进行比较,表明拟议的计划即使在工厂发生扰动的情况下也取得了显著的绩效。

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