Metody rychlého prediktivního řízení pro mechatronické systémy

Bc. David WÉBR

Master's thesis

Fast model predictive control for mechatronic systems

Abstract:

Práce se zabývá studiem metod rychlého prediktivního řízení a jejich praktickým použitím pro řízení systémů. V počátku práce je popsán princip činnosti prediktivní regulace ve standardním tvaru. Klíčová část u této verze MPC je rychlost výpočtu optimalizační úlohy. Z toho důvodu je v další části práce představena základní myšlenka řešení těchto optimalizačních úloh a jsou představeny i vybrané solvery, které lze použít k jejich řešení. Následuje popis principu činnosti explicitního prediktivního regulátoru, který se snaží vyhnout problému řešení optimalizační úlohy při on-line běhu prediktivního řízení. V praktické části diplomové práce se začne s popisem skutečného systému, se kterým se dále bude pracovat. Dále bude navržen prediktivní regulátor ve standardním tvaru pro řízení popsaného systému. Následně bude navržen i explicitní prediktivní regulátor, který bude porovnáván se standardní verzí prediktivního řízení. Poté proběhne vyhodnocení časové náročnosti u všech navržených prediktivních regulátorů. Poslední část práce se bude zabývat složitostí problému při použití popsaných přístupů k prediktivnímu řízení.

Abstract:

The main aim of this thesis is to study the methods of fast predictive control. At the beginning of this thesis it is described the principle of the predictive control in the standard form. In this form of predictive control it is necessary to solve the optimization problem in each time step. In the next part if this thesis there are introduced some of the solvers, which one can use for solving optimization problems. Then, the principle of explicit model predictive control is introduced. In this form of predictive control it is not necessary to solve the optimization problem in each time step. At the beginning of the practical part of this thesis will be described the real system. In the next chapters of this thesis this system will be controlled via introduced algorithms of predictive control. Firstly, it will be used the predictive controller in standard form and then it will be used explicit predictive regulator. In the next sections it will be analyzed computational complexity and memory requirement of the described predictive controllers.

Keywords

prediktivní řízení, MPC, regulace, regulátor, model, systém, kvadratické programování, solver, explicitní prediktivní řízení, hledání regionů, časová náročnost, paměťové nároky

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 5. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Martin Goubej, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Cybernetics and Control Engineering