Computationally reliable approaches of contractive MPC for discrete-time systems

Abstract

La tesis pretende explorar acercamientos computacionalmente confiables y eficientes de contractivo MPC para sistemas de tiempo discreto. Dos tipos de contractivo MPC han sido estudiados: MPC con coacción contractiva obligatoria y MPC con una secuencia contractiva de conjuntos controlables. Las técnicas basadas en optimización convexa y análisis de intervalos son aplicadas para tratar MPC contractivo lineal y no lineal, respectivamente. El análisis de intervalos clásicos es ampliado a zonotopes en la geometría para diseñar un conjunto invariante de control terminal para el modo dual de MPC. También es ampliado a intervalos modales para tener en cuenta la modalidad al calcula de conjuntos controlables robustos con una interpretación semántica clara. Los instrumentos de optimización convexa y análisis de intervalos han sido combinados para mejorar la eficacia de contractive MPC para varias clases de sistemas de tiempo discreto inciertos no lineales limitados. Finalmente, los dos tipos dirigidos de contractivo MPC han sido aplicados para controlar un Torneo de Fútbol de Copa Mundial de Micro Robot (MiroSot) y un Tanque-Reactor de Mezcla Continua (CSTR), respectivamente.

The thesis aims to explore computationally reliable and efficient approaches of contractive MPC for discrete-time systems. Two types of contractive MPC have been studied: MPC with compulsory contractive constraint and MPC with a contractive sequence of controllable sets. Techniques based on convex optimization and interval analysis are applied to deal with linear and nonlinear contractive MPC, respectively. Classical interval analysis is extended to zonotopes in geometry for designing a terminal control invariant set in the dual-mode approach of MPC. It is also extended to modal intervals in modality for computing robust controllable sets with a clear semantic interpretation. The tools of convex optimization and interval analysis have been combined further to improve the efficiency of contractive MPC for various kinds of constrained nonlinear uncertain discrete-time systems. Finally, the addressed two types of contractive MPC have been applied to control a Micro Robot World Cup Soccer Tournament (MiroSot) robot and a Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR), respectively.