핵심 개념
本論文では、非線形MPC制御則を自動的に近似する新しいアルゴリズムALKIA-Xを提案する。ALKIA-Xは、任意の所望の近似誤差精度を保証しつつ、高速に評価可能な近似MPC制御則を生成する。
초록
本論文では、安全性保証が重要な制御アプリケーションにおいて、モデル予測制御(MPC)の計算複雑性の問題に取り組む。具体的には、非線形MPC制御則を自動的に近似するALKIA-Xアルゴリズムを提案する。
ALKIA-Xの主な特徴は以下の通り:
高速に評価可能な近似関数を生成する
所望の近似誤差精度を保証する
必要なサンプル数の上限を保証する
自動的かつ非反復的なアルゴリズムで、数値的に安定な計算を行う
ALKIA-Xは、ローカライズされたカーネル補間、適応的なサブドメイン分割と長さスケールの調整、RKHS norm外挿の3つの要素から構成される。これにより、任意の所望の近似誤差精度を持つ高速な近似MPC制御則を自動的に生成できる。
ALKIA-Xを2つの非線形システムのMPC近似に適用し、従来手法と比較して計算コストを大幅に削減しつつ、閉ループ保証を維持できることを示す。
통계
連続攪拌槽反応器の近似MPC制御則を9時間で生成し、オンライン評価時間を50μs以下に抑えられた。これは従来手法[8]と比べて1桁以上の性能向上である。
冷却大気圧プラズマデバイスの近似MPC制御則を66時間で生成し、メモリ使用量33MBかつオンライン評価時間100μsを実現した。