Linear Model Predictive Control (MPC) is a widely used method to control systems with linear dynamics. Efficient interior-point methods have been proposed which leverage the block diagonal structure of the quadratic program (QP) resulting from the receding horizon control formulation. However, they require two matrix factorizations per interior-point method iteration, one each for the computation of the dual and the primal. Recently though an interior point method based on the null-space method has been proposed which requires only a single decomposition per iteration. While the then used null-space basis leads to dense null-space projections, in this work we propose a sparse null-space basis which preserves the block diagonal structure of the MPC matrices. Since it is based on the inverse of the transfer matrix we introduce the notion of so-called virtual controls which enables just that invertibility. A combination of the reduced number of factorizations and omission of the evaluation of the dual lets our solver outperform others in terms of computational speed by an increasing margin dependent on the number of state and control variables.


翻译:光线模型预测控制(MPC)是一种广泛使用的线性动态控制系统的方法; 提出了高效的内部点方法,这些方法利用了因后退地平线控制配制而形成的二次方位阵列程序(QP)的区块对角结构; 然而,它们要求每个内点方法迭代两个矩阵因子化系数化,一个用于计算双点和初点。 最近,提议了一个基于空空空方法的内部点方法,该方法只需要在迭代中进行单一分解。 虽然当时使用的空基导致密集的空空基预测,但在这项工作中,我们提议了一个稀疏的无空空基,以维护MPC矩阵的区块对面结构。由于它是建立在转移矩阵的反向基础上,我们引入了所谓的虚拟控制概念,使这种虚拟控制具有不可逆性。 我们的溶解器在计算速度上比其他的计算速度要小得多,这种计算速度取决于状态和控制变量的数量。

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