Sử dụng thuật toán QP của bài toán tối ưu toàn phương để xây dựng bộ điều khiển MPC cho hệ phi tuyến

Tóm tắt

Điều khiển dự báo dựa theo mô hình (Model Predictive Control – MPC) là phương pháp điều khiển được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế, mang lại hiệu quả tin cậy. Nó ra đời từ rất sớm, được xuất phát từ bài toán thực tế, dưới tên gọi Thuật toán điều khiển tựa mô hình (Model Algorithm Control – MAC) và dần phát triển thành một công cụ ưa thích để giải quyết những bài toán có ràng buộc cho cả hệ tuyến tính và phi tuyến. Tuy vậy, do là phương pháp dựa vào mô hình, nên việc phân tích, đánh giá chất lượng ổn định hay bền vững của hệ, nhất là hệ phi tuyến, khi mô hình không dừng (non-autonomous), chứa các thành phần bất định, là không hề đơn giản. Có thể nói cho tới tận ngày nay bài toán đánh giá tính ổn định của hệ MPC phi tuyến dạng này vẫn còn là bài toán mở. Lý do chính là vì ở MPC phi tuyến người ta phải tìm nghiệm toàn cục của bài toán tối ưu phi tuyến không lồi. Xuất phát từ lý do đó mà bài báo này đã đưa ra một đề xuất xây dựng bộ điều khiển MPC cho hệ phi tuyến đủ đảm bảo được tính ổn định của hệ. Đề xuất này dựa chủ yếu vào tư tưởng xấp xỉ tuyến tính từng đoạn theo cửa sổ dự báo (receeding linearization) cho hệ phi tuyến rồi sử dụng quy hoạch toàn phương (QP) cũng ở dạng từng đoạn, thay vì trực tiếp tìm nghiệm bài toán tối ưu phi tuyến không lồi. Một ví dụ của bài báo đã xác nhận tính hiệu quả của giải pháp đề xuất trên.