Constrained Optimal Control of Linear and Hybrid Systems

بسیاری از مشکلات کنترل عملی تحت سلطه ویژگی هایی مانند محدودیت های حالت، ورودی و عملیاتی، تناوب بین رژیم های عملیاتی مختلف، و تعامل سیستم های رویداد گسسته و زمان پیوسته هستند. در حال حاضر هیچ روشی برای طراحی کنترل کننده ها به شیوه ای سیستماتیک برای چنین سیستم هایی در دسترس نیست. این کتاب یک تئوری طراحی جدید برای کنترل‌کننده‌ها برای چنین سیستم‌های دینامیکی محدود و سوئیچینگ معرفی می‌کند و به الگوریتم‌هایی منجر می‌شود که به طور سیستماتیک مسائل سنتز کنترل را حل می‌کنند. بخش اول مقدمه ای مستقل برای برنامه ریزی چندپارامتری است که تکنیک اصلی مورد استفاده برای مطالعه و محاسبه قوانین کنترل بهینه بازخورد حالت است. هدف اصلی این کتاب استخراج ویژگی‌های راه‌حل بازخورد حالت، و همچنین به‌دست آوردن الگوریتم‌هایی برای محاسبه کارآمد آن است. تمرکز بر روی سیستم های خطی محدود و سیستم های ترکیبی خطی محدود است. کاربرد این نظریه از طریق دو مطالعه موردی تجربی نشان داده شده است: یک فرآیند آزمایشگاهی مکانیکی و یک سیستم کنترل کشش که به طور مشترک با شرکت فورد موتور در میشیگان توسعه یافته است.

Many practical control problems are dominated by characteristics such as state, input and operational constraints, alternations between different operating regimes, and the interaction of continuous-time and discrete event systems. At present no methodology is available to design controllers in a systematic manner for such systems. This book introduces a new design theory for controllers for such constrained and switching dynamical systems and leads to algorithms that systematically solve control synthesis problems. The first part is a self-contained introduction to multiparametric programming, which is the main technique used to study and compute state feedback optimal control laws. The book's main objective is to derive properties of the state feedback solution, as well as to obtain algorithms to compute it efficiently. The focus is on constrained linear systems and constrained linear hybrid systems. The applicability of the theory is demonstrated through two experimental case studies: a mechanical laboratory process and a traction control system developed jointly with the Ford Motor Company in Michigan.